Innovation / Batteries solides : pour bientôt, ou pas ?

Les meilleures batteries (liquides) des voitures actuelles ont une capacité de plus de 90 kWh et peuvent accepter des charges rapides de 300 kW. Même si la majorité des modèles ne sont pas aussi ambitieux. D’autant que la batterie à électrolyte liquide avec des sels de lithium présente des risques de surchauffe et d’usure pendant les charges et décharges. La solution pour résoudre ces problèmes est souvent présentée comme étant la batterie solide. La recherche avance dans ce domaine. Au point que la première voiture à électrolyte solide pourrait déjà arriver sur le marché en 2022 ?

Explications

Dans une batterie classique, les ions doivent se déplacer d’une électrode à l’autre à travers le liquide : de l’anode vers la cathode pour alimenter le moteur et de la cathode vers l’anode en charge. C’est le même principe pour la batterie solide, mais à la place de l’électrolyte liquide, on utilise un matériau solidifié. Ce composé inorganique peut prendre la forme d’une plaque de verre ou de céramique, voire d’un gel dense. Ce matériau solide doit surtout offrir une bonne conductivité pour permettre un déplacement stable et efficace des ions.

Avantages

Les principaux avantages de la batterie solide sont l’absence de surchauffe et leur stabilité. Elle est quasi ininflammable. D’où peu de risque d’incendie. Il n’est donc plus nécessaire d’installer un système de refroidissement. La batterie solide est également moins sensible aux écarts de températures. Elle garde ainsi son efficacité été comme hiver. De plus, il est possible de se passer de cobalt pour la cathode. L’anode peut être en graphite. Mais la tendance semble être le lithium métallique. La batterie solide présente souvent une meilleure densité énergétique, soit plus de capacité à volume égal et à poids plus faible, que son homologue liquide. Ce qui permettrait d’augmenter l’autonomie des véhicules électriques et d’améliorer l’efficacité de la batterie tampon des voitures à pile à combustible (hydrogène).

Inconvénients

Cette technologie est naissante. Avec certains électrolytes, les courants forts acceptés en entrée et en sortie ne sont pas forcément extraordinaires. Dès lors, cela peut hypothéquer des puissances de charge rapide de 300 kWh avec une batterie solide. Mais d’autres voies sont plus prometteuses. Reste qu’une fois la batterie solide maîtrisée pour un usage automobile, il va falloir l’industrialiser. Car la solidification de l’électrolyte et la fabrication de la batterie demandent un environnement particulier, chimiquement inerte. Ce qui coûte (encore) cher. En plus, des déformations, des excroissances et des fissures dans le composé solide ont déjà été constatées. Ce qui abîme l’anode ou réduit fortement la puissance et la capacité de la batterie. Même si, théoriquement, la batterie solide doit offrir une plus longue durée de vie, puisque moins marquée par les charges rapides répétées.

Pour quand ?

La batterie solide doit encore progresser. Pourtant, un constructeur s’y lance. Le chinois Nio a présenté en janvier dernier la berline ET7 équipée de la sorte avec une batterie de 150 kWh. Les grands constructeurs historiques sont également dans la course avec des spécialistes de l’électronique et des batteries. BMW et Ford ont décidé de collaborer dans ce domaine. Hyundai et Stellantis sont associés au chinois CATL. Tesla peut compter sur Samsung. Toyota travaille avec Panasonic alors que Volkswagen a choisi QuantumScape. Leurs premiers modèles pourraient arriver dans les 5 ans. Dès lors, une généralisation des voitures à batterie solide semble possible au-delà de 2035, voire 2030. Tout dépendra de l’avancée de la science et de la maîtrise des coûts.