Les progrès technologiques effectués dans le domaine des batteries solides sont considérables. Ce type de technologique offre des avantages pour les véhicules électriques, tels que plus d’autonomie, moins de poids, une recharge plus rapide ainsi qu’une sécurité accrue. Nombreux sont les constructeurs qui s’efforcent de les intégrer à leurs modèles. Mais l’arrivée massive sur le marché de la batterie solide n’est pas prévue pour tout de suite. Les progrès réalisés jusqu’à présent sont prometteurs et offrent une perspective intéressante pour le futur. Pour que cette avancée qui peut sembler tout droit venu du futur soit compréhensible par vous fidèle lecteur de notre blog, nous vous proposons un éclairage sur la batterie solide, une révolution d’ores et déjà annoncée pour les véhicules électriques ?
Une batterie solide, c’est quoi ?
Une batterie solide est un type de batterie qui fonctionne sur le même principe qu’une batterie classique. Elle stocke et restitue de l’électricité grâce à une réaction chimique appelée oxydoréduction. Pour que cette réaction chimique se produise, il faut faire circuler des électrons entre deux électrodes : la cathode, qui représente le pôle positif et l’anode, qui est le pôle négatif. Ces deux bornes sont immergées dans une substance conductrice, l’électrolyte. Dans une batterie solide, cet électrolyte n’est pas liquide, mais solide. Il permet donc aux ions, ces atomes ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, de se déplacer d’un côté à l’autre en fonction des phases de charge et de décharge.
La batterie tout-solide (l’acronyme en anglais nous donne ASSB) est un matériau solide, qui peut prendre la forme d’un polymère ou d’une sorte de céramique. Bien que cette technologie présente de nombreux avantages, elle peut également comporter des inconvénients que l’on vous présentera par la suite. En outre, il existe des batteries semi-solides qui ont des composants liquides, ce qui les rend plus faciles à produire en série.
Quels sont les avantages de la batterie solide ?
Cette avancée technologique a réveillé de nombreuses interrogations. Ce n’est pas sans fondement, elle présente certains avantages par rapport aux batteries des véhicules électriques produits actuellement. Mais, possède-t-elle une face cachée ?
- Une sécurité accrue : Même exposée à une forte température, l’électrolyte solide, la base de la fabrication d’une batterie solide, ne s’enflamme pas. Cela diminue donc le risque accru d’incendie des voitures électriques, même si les cas à dénombrer actuellement sont rares.
- Une recharge plus rapide : Tout est lié ! Le risque de surchauffe étant effacé, la vitesse de recharge pourrait être augmentée. Une division par 3 du temps de charge d’un véhicule électrique a récemment était avancé par un constructeur automobile.
- Une meilleure densité énergétique : Avec l’utilisation de matériaux à haute tension révolutionnaires, il est possible de produire les mêmes capacités d’énergie avec moins d’encombrement et de poids. De plus, le système de refroidissement n’aurait pas besoin d’être aussi complexe. Cette innovation permet de rompre le cercle vicieux qui nous oblige à installer des batteries toujours plus grandes et plus lourdes pour obtenir plus d’autonomie. Volkswagen a annoncé qu’avec ces nouveaux matériaux, il serait possible de dépasser les 1 000 km de rayon d’action.
- Des coûts inférieurs : Les batteries lithium-ion ne se sont pas encore épuisées. Tous les constructeurs continuent à travailler à les rendre plus abordables ces prochaines années, pour équilibrer le tarif entre voitures thermiques et électriques. Cependant, l’augmentation des prix des matières premières rend cet objectif de plus en plus incertain. La batterie solide pourrait fournir une meilleure solution, en nécessitant moins de matériaux, grâce à sa plus grande densité énergétique, et en évitant l’utilisation onéreuse de lithium pour son anode. Une division des prix par 2 a été annoncée !
- Une meilleure durée de vie : Comme vous l’avez sans doute constaté avec votre smartphone, les batteries lithium-ion perdent de leur capacité avec le temps. Les voitures électriques ne font pas exception à cette règle et le phénomène s’aggrave chez les utilisateurs qui effectuent des charges rapides régulièrement. Cependant, selon QuantumScape, les batteries entièrement solides pourraient éliminer presque totalement ce problème.
Pourquoi la batterie solide met autant de temps à se démocratiser ?
La technologie de la batterie tout solide offre de nombreux avantages théoriques, mais il reste encore à surmonter de nombreux obstacles avant qu’elle ne devienne la norme. La conception d’un électrolyte solide qui soit à la fois stable, chimiquement inerte et très conducteur est une tâche difficile. Par exemple, la batterie des Bluecar Bolloré est déjà de type tout solide, mais elle doit être maintenue à une température de 60/70 degrés en permanence. Cela oblige à laisser les véhicules branchés presque tout le temps, les risquant de se retrouver rapidement à plat si ce n’est pas le cas. Les chimistes travaillent donc dur pour trouver le bon dosage et la bonne combinaison des matériaux, mais il n’y a pas encore de consensus sur le sujet.
Les promesses d’une plus grande durée de vie des batteries solides ne sont pas encore tenues. Selon Toyota, qui est à la pointe des constructeurs automobiles en matière de batteries solides, c’est même le principal problème des prototypes actuellement en test. De plus, la fabrication à grande échelle et à un prix abordable de ces nouveaux types de batteries reste encore un défi. Aucun fabricant n’est encore capable de le relever et, selon des experts cités par Reuters, la plupart des batteries solides disponibles sont huit fois plus chères que leurs équivalents à électrolyte liquide. On voit bien qu’il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant que les batteries solides ne deviennent une réalité.
Quand la batterie tout solide arrivera-t-elle sur le marché ?
Alors que de nombreuses questions demeurent sans réponse, la plupart des constructeurs évitent de donner des dates précises. La plus grande précision de leur part concerne la seconde moitié de la décennie, à l’exception de BMW qui penche plutôt à 2030. Stellantis, l’un des plus optimistes, affirme quant à lui vouloir « introduire une technologie de batterie à électrolyte solide dès 2026 ». Lexus, la filiale premium de Toyota, a récemment annoncé une «possible utilisation d’une batterie tout solide» sur sa future supercar, la remplaçante de la LFA. Cependant, il n’y a aucune date de lancement confirmée et ce modèle, qui sera produit en très petites quantités, reste pour le moment encore très mystérieux.
« Nissan est le premier à indiquer une date précise : d’ici à la mi-2028, la technologie ASSB sera commercialisée en série« , a déclaré récemment le constructeur japonais.
Quels constructeurs proposeront des véhicules à batterie solide ?
On le voit, la plupart des constructeurs automobiles s’intéressent à la batterie solide. Malgré la complexité des difficultés à surmonter, seuls Honda et Nissan ont choisi de développer cette technologie exclusivement à l’interne. Les autres ont opté pour des partenariats avec des entreprises spécialisées. Toyota a par exemple créé une joint-venture avec Panasonic pour compléter le travail de ses ingénieurs. Quant à Stellantis, nouvelle entité issue de la fusion de PSA Peugeot-Citroën et Fiat-Chrysler, elle a décidé de s’allier à la start-up américaine Factorial, également choisie par Mercedes. La marque à l’étoile a même investi dans Prologium, qui se présente comme « la première société de batteries au monde à produire en masse des batteries solides au lithium céramique ». BMW et Ford, eux se sont associés à Solid Power, une entreprise américaine ayant pour but d’inaugurer une ligne de production pilote dès cette année. Volkswagen quant à lui, a choisi QuantumScape et General Motors s’est associé à Posco Chemical. Les constructeurs chinois, eux, ne sont pas en reste. Nio et Dongfeng ont déjà lancé des batteries semi-solides et Geely, connu pour être le propriétaire de Volvo et Lotus, préfère investir dans le développement de technologies à électrolyte liquide. Ainsi, les constructeurs asiatiques sont à la pointe de la technologie des batteries. A noter que Tesla ne s’est point lancé dans cette grande course à la batterie solide. L’entreprise américaine payera-t-elle les pots cassés de cette décision ? La réponse nous l’auront uniquement en milieu de décennie.
La batterie solide, une révolution pour l’automobile ! C’est peut-être la phrase qui sera scandée dans la prochaine décennie. Avec la diminution des risques d’incendie, la division des coûts de production et un temps de recharge plus rapide, sur le papier, la technologie de la batterie solide a tout pour plaire. A voir si les efforts investis par les constructeurs automobile payeront. Rendez-vous en 2028 pour la suite !
