Quelle est la différence entre la capacité et l’énergie ?

Bien que le terme « capacité » soit utilisé au quotidien, il revêt une signification particulière pour les spécialistes des batteries, ce qui peut influencer notre compréhension des performances des batteries. En termes simples, la capacité d'une batterie décrit le nombre d'électrons qu'elle peut stocker pour une utilisation ultérieure.

La capacité d'une batterie ne renseigne pas sur la quantité d'énergie qu'elle stocke ni sur l'autonomie qu'elle peut offrir. Même avec une bonne capacité, il est impossible de connaître la quantité d'énergie stockée sans connaître la tension. En effet, une tension plus élevée fournira plus d'énergie pour une capacité donnée. Le calcul est simple :

Énergie (wattheures) = Capacité (ampères-heures) x Tension (volts)

Prenons un exemple utilisant l'équation ci-dessus : si une batterie a une capacité de 3 ampères-heures et une tension moyenne de 3,7 volts, l'énergie totale stockée dans cette batterie est de 11,1 wattheures – 3 ampères-heures (capacité) x 3,7 volts (tension) = 11,1 wattheures (énergie). Cela suffit à peu près à alimenter un smartphone pendant une journée[1] ; un bloc-batterie de VE est constitué de milliers de ces batteries.

Ce schéma fournit une analogie illustrant la différence entre capacité et énergie. La capacité est représentée par la quantité d'eau au sommet de la colline et la tension par son altitude. L'énergie est extraite par le moulin situé au pied de la colline. Pour connaître la quantité d'énergie que le moulin pourra utiliser, il faut connaître à la fois l'altitude et la quantité d'eau. Dans les batteries, le principe est le même : la tension a autant d'influence sur l'énergie d'une batterie que sa capacité.

Cycle de vie : énergie ou capacité ?

L'autonomie des véhicules électriques peut diminuer après de nombreux cycles de charge (ce phénomène est mesuré par la durée de vie du cycle). Cette diminution peut être causée par des facteurs tels que des charges rapides répétées ou des températures extrêmes. C'est pourquoi QuantumScape soumet ses batteries à des tests sur plusieurs centaines de cycles, avec des vitesses de charge rapides et des conditions de fonctionnement typiques.

Prédire la durée de vie utile d'une batterie nécessite donc de comprendre comment elle perd sa capacité à stocker de l'énergie au fil du temps (ou du nombre de cycles). C'est pourquoi, chez Green Tech, nous enregistrons systématiquement la rétention d'énergie de décharge lors de nos tests de durée de vie. Il s'agit d'une mesure de la quantité d'énergie que la batterie peut fournir à chaque cycle, et dans notre batterie, cette valeur diminue très lentement : après 10 000 cycles, notre batterie peut encore fournir bien plus de 80 % de la quantité d'énergie initiale.

Lorsque les tests de durée de vie ne prennent en compte que la rétention de capacité, et non la rétention d'énergie, ils ne révèlent qu'une partie de la vérité. Sans connaître également l'évolution de la tension au fil du temps, il est impossible de faire la différence entre une batterie capable de durer des centaines de cycles et une batterie qui sera quasiment inutilisable après seulement quelques dizaines.

C'est important, car l'accélération de la révolution des véhicules électriques nécessite de nouvelles batteries capables d'offrir de meilleures performances aux conducteurs tout en supportant de nombreux cycles de charge. Une batterie capable d'emmagasiner davantage d'énergie dans un véhicule électrique n'est pas utile si cette énergie s'épuise rapidement en quelques mois, et une batterie capable de se recharger rapidement n'est pas non plus utile si la charge rapide compromet la durée de vie et la valeur du véhicule. Par conséquent, la prochaine fois que vous consultez un rapport sur la durée de vie d'une batterie, vérifiez s'il s'agit de l'énergie réelle ou simplement de sa capacité. Si seule la capacité est indiquée, vous n'avez pas toutes les informations nécessaires pour comprendre comment la batterie se dégraderait au fil du temps dans un véhicule électrique réel.