Les cellules et modules qui entrent dans la composition d’un pack batterie de véhicule électrique doivent être protégés des décharges électriques. Le plus souvent, cette protection est assurée par des matériaux isolants sous forme de films, de mousses ou de liquides. Quels sont les critères de choix d’un isolant électrique ? Voici des éléments de réponse.

 

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L’isolation électrique des batteries de véhicules électriques

 

Les batteries des véhicules 100% électriques sont constituées de modules qui contiennent chacun un nombre limité de cellules, le tout formant un pack de batterie.

 

1. Isolation interne des cellules

Les cellules des batteries Li-ions sont des accumulateurs rechargeables qui contiennent des électrodes et un électrolyte liquide. L’énergie est ainsi contenue à l’intérieur du boîtier grâce à une isolation interne à la cellule, qui est du ressort des constructeurs de cellules.

 

2. Isolation entre cellules

Pour garantir une bonne isolation électrique, les fabricants de modules ajoutent une couche d’isolation supplémentaire entre les cellules lors de l’assemblage. Cette couche joue un rôle capital dans le bon fonctionnement de la batterie, car c’est elle qui garantit l’absence d’arcs électriques entre les cellules.

 

3. Isolation des modules

La majeure partie de la fonction d’isolation électrique est assurée au niveau des cellules de la batterie. Les films présents entre les modules ont essentiellement une fonction de barrière thermique pour confiner la propagation d’un éventuel départ de feu et éviter l’emballement thermique. Les modules sont par ailleurs le plus souvent étanches à l’eau et aux poussières.

 

Les critères de choix d’un isolant électrique

 

La performance en termes d’isolation électrique est loin d’être le seul critère à prendre en compte dans le choix d’un matériau isolant. En effet, la complexité des batteries et les enjeux associés demandent des concessions.

 

Critère 1 : Le rapport épaisseur/efficacité de l’isolant

Pour les constructeurs de batteries, la finesse de l’épaisseur du film est le principal critère de choix d’un isolant électrique. La raison est simple : la compacité de la batterie et la densité d’énergie qu’elle peut contenir.

 

Critère 2 : Le rapport coût/fonction

Les meilleurs isolants électriques sont généralement coûteux. Cependant, pour rester attractifs aux yeux du grand public, les véhicules électriques doivent être abordables. Ainsi, dans ce secteur tout est une question de compromis, c’est pourquoi des matériaux moins chers comme le polyéthylène (PE) sont préférés aux polyimides, bien que moins performants.

 

Critère 3 : La forme du produit

L’application de l’isolant rentre également en ligne de compte. En effet, pour certains fabricants de batteries, un matériau plus facilement “processable” pourra être préféré à un matériau plus performant. Il est ainsi possible d’utiliser des isolants sous forme liquide, de films ou de mousses dont la rapidité de mise en œuvre pourra varier en fonction des capacités de production et du design.

 

Critère 4 : Le poids de l’isolant

La densité de l’isolant est également un critère important, car, dans un véhicule, toute économie de poids se traduit par une économie d’énergie pour la propulsion.

 

Critère 5 : Les critères spécifiques

Beaucoup d’autres critères spécifiques, parfois non indiqués au cahier des charges constructeur, peuvent rentrer en compte dans le choix. Par exemple :

  • La classe thermique du matériau ;
  • sa capacité à diffuser la chaleur ;
  • les caractéristiques mécaniques ;

 

Conclusion

L’épaisseur, l’efficacité et le coût sont les trois éléments principaux à prendre en compte dans le choix d’un matériau isolant pour batteries électriques.

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