Les batteries solides, souvent présentées comme la prochaine révolution dans le domaine du stockage d’énergie, incarnent un immense potentiel pour transformer les véhicules électriques. Avec l’utilisation d’un électrolyte solide plutôt que liquide, cette technologie se distingue par ses avantages significatifs, bien qu’elle fasse encore face à des défis importants. Elles arrivent et pourrait changer les choses quant à la praticité des VE, un critère encore déterminant quand il s’agit de choisir son véhicule.
Un bond technologique majeur
La sécurité est sans doute l’un des aspects les plus attirants des batteries solides. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles, leur électrolyte solide est ininflammable, réduisant ainsi considérablement le risque d’incendie. En outre, elles promettent une densité énergétique jusqu’à trois fois supérieure, offrant aux voitures électriques une autonomie comparable, voire supérieure, à celle des véhicules thermiques.
Leur capacité de recharge rapide est également impressionnante. QuantumScape, l’un des acteurs majeurs du secteur, affirme que ses prototypes permettent une recharge de 10 % à 80 % en moins de 15 minutes. Ce progrès répond à l’une des principales objections des consommateurs envers les véhicules électriques : le temps d’attente lors de la recharge.
Ces batteries ont aussi une durée de vie prolongée grâce à leur résistance à la dégradation, une caractéristique clé pour réduire les coûts à long terme. En parallèle, leur capacité à fonctionner efficacement à des températures élevées diminue les besoins en systèmes de gestion thermique complexes.
Nous allons faire un petit comparatif entre les batteries solides et lithium-ion avec les avantages et les inconvénients de cette nouvelle technologie.
Les avantages
- Sécurité accrue : L’électrolyte solide est ininflammable, éliminant les risques d’incendie fréquents avec les batteries lithium-ion. D’après une étude du Oak Ridge National Laborator,
l’absence de liquides inflammables dans les batteries à électrolyte solide réduit les risques d’incendie, améliorant ainsi la sécurité par rapport aux batteries lithium-ion que l’on a aujourd’hui dans tous nos appareils. - Densité énergétique supérieure : Jusqu’à trois fois plus élevée, permettant une autonomie accrue pour les véhicules électriques.
- Recharge ultra-rapide : Des temps de charge réduits, avec des prototypes atteignant 80 % en moins de 15 minutes. Un critère déterminant pour savoir comment charger sa batterie et d’anticiper des trajets plus long sans devoir tout planifier à la minute près.
- Durée de vie prolongée : Moins sensibles à la dégradation, elles nécessitent moins de remplacements, réduisant les coûts à long terme et pourraient augmenter leur durée de vie.
- Fonctionnement à hautes températures : Moins besoin de systèmes de refroidissement complexes, simplifiant le design des véhicules.
Les inconvénients
- Coûts de production élevés : Les matériaux et procédés restent complexes et onéreux.
- Défis techniques : La gestion de l’interface électrolyte-électrode pose des problèmes d’optimisation à grande échelle.
- Production limitée : Actuellement, la fabrication industrielle reste au stade pilote.
- Sensibilité à la pression : Certaines batteries nécessitent des conditions spécifiques pour maintenir leurs performances.
Pourquoi les batteries solides sont-elles plus sécurisées ?
C’est un des gros arguments avec la vitesse de charge. Voici les raisons pour lesquelles les batteries solides (voire à semi-conducteurs) seront moins dangereuses :
- Suppression de l’électrolyte liquide inflammable : Contrairement aux batteries lithium-ion qui utilisent un électrolyte liquide inflammable pouvant s’enflammer en cas de court-circuit ou de dommage, les batteries solides emploient un électrolyte solide non inflammable, réduisant drastiquement les risques d’incendie.
- Réduction du risque lié aux dendrites : Dans les batteries lithium-ion, des dendrites en forme d’aiguilles peuvent se développer avec le temps, traverser le séparateur et provoquer un court-circuit pouvant entraîner un incendie. Les batteries solides, grâce à leur électrolyte robuste, limitent fortement la formation de ces dendrites, renforçant ainsi leur sécurité.
- Meilleure stabilité thermique : Les batteries solides sont naturellement plus résistantes aux températures élevées que les batteries lithium-ion. Elles présentent un risque moindre de surchauffe ou d’inflammation, même dans des environnements chauds.
Quelle date d’arrivée sur le marché ?
Les experts prévoient une arrivée progressive des batteries solides sur le marché entre 2025 et 2030. Elles pourraient représenter près de 10% du marché en 2030 d’après le PDG d’Umicore, Mathias Miedreich.
QuantumScape, un acteur incontournable de ces technologies, a conclu un accord majeur avec Volkswagen pour développer une capacité de production initiale de 40 GWh par an, de quoi équiper environ un million de véhicules électriques. Mais il faudra néanmoins attendre plusieurs années pour une adoption généralisée et une production de masse compétitive face aux batteries lithium-ion.
Au-delà des véhicules électriques, ces batteries pourraient transformer d’autres secteurs comme le stockage stationnaire d’énergie renouvelable, l’aéronautique ou l’électronique portable. Leur densité énergétique élevée et leur robustesse les rendent idéales pour des applications exigeantes.
Les batteries solides sont une avancée majeure, elles ont le potentiel de bouleverser notre approche du transport et de l’énergie, en rendant les véhicules électriques plus performants, pratiques, abordables et durables.
