Les batteries à électrolyte solide, ou batteries solides, utilisent un matériau solide pour l’électrolyte au lieu d’un liquide – l’électrolyte, c’est le composant qui transfère les particules chargées, ou ions, entre les électrodes de la batterie. Cette technologie offre plusieurs avantages majeurs : une densité énergétique plus élevée, permettant plus d’autonomie pour les véhicules électriques, une sécurité accrue grâce à l’absence d’électrolyte inflammable, et des temps de recharge plus rapides. De plus, ces batteries ont une durée de vie prolongée, avec moins de dégradation au fil des cycles de recharge. Cependant, des défis restent à surmonter avant leur adoption massive, notamment la production à grande échelle et la fiabilité.
On a donc hâte de pouvoir découvrir ces nouvelles batteries qui simplifieront l’usage des voitures électriques tout en augmentant leurs performances. Sauf qu’il faudra probablement attendre encore un peu. En effet, alors que plusieurs constructeurs les annonçaient pour 2027, de nombreux chercheurs estiment aujourd’hui qu’il faudra encore des années avant que ces batteries soient prêtes pour une application à grande échelle. Pourquoi ?
À petite échelle
Actuellement, cette technologie fonctionne à petite échelle et c’est bien le passage aux grandes capacités nécessaires pour les voitures qui représente le plus grand défi, a indiqué un ingénieur versé dans la recherche sur les batteries à Automotive News Europe.
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Le grand objectif pour les batteries solides est de pouvoir proposer un temps de recharge de 15 minutes pour une autonomie de presque 500 km, afin de se rapprocher du temps nécessaire à faire le plein d’une voiture (qui ne prend que 5 minutes, rappelons-le). Or, jusqu’ici, l’obtention de ces performances n’est possible qu’avec des tout petits modules qui sont déjà utilisés dans des applications médicales par exemple. Or, pour l’automobile, il faut accroître encore la taille de ces batteries tout en les rendant beaucoup plus résistantes dans le temps, car l’environnement automobile est plus hostile que celui d’une salle médiale (chaleur, cycles de charge/décharge plus brutaux, etc.).
Des défis
Parmi les défis à relever, il faut citer le fait de surmonter la dégradation des électrodes de la batterie pour améliorer sa longévité, de réduire la complexité de la fabrication et d’établir une chaîne d’approvisionnement sûre et stable pour que des prix acceptables puissent être assurés sur le long terme.
Or, il apparaît qu’aujourd’hui, les modèles avec anodes en graphite développent des structures en forme d’aiguilles – ou dendrites – lorsque le lithium se déplace de la cathode vers l’anode. Et ces dendrites sont problématiques. Lorsqu’elles s’accumulent, elles peuvent alors court-circuiter les cellules. Autre souci : l’électrolyte solide est fragile et peut avoir tendance à se fissurer au fil des charges, ce qui nécessite de maintenir l’électrolyte sous une forte pression par le biais d’un processus de fabrication et d’assemblage très coûteux. C’est une autre difficulté à contourner ou à résoudre.
Le marathon de la batterie solide
Toyota et son partenaire Idemitsu Kosan travaillent depuis 2013 sur la batterie solide avec l’objectif de commercialiser celle-ci dès 2027. Mais cette échéance qui a déjà été reportée de deux ans sera difficile à tenir. Dès lors, ces deux partenaires jouent sur les mots et leur objectif n’est plus de commercialiser en masse ces batteries) semi-conducteurs, mais bien d’en développer une de qualité commerciale qui fonctionne, tout simplement.
D’autres constructeurs sont aussi engagés dans cette course qui relève aujourd’hui plus du marathon que du sprint : BMW, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz, Nissan, Stellantis ou Volkswagen. Le Japonais Nissan a annoncé une production pour 2028 et Honda pour 2030, mais là il ne s’agira pas d’une production de masse.
Un travail collaboratif ?
La question n’est pas de savoir si les batteries solides s’imposeront : c’est clairement le prochain modèle d’accumulateur qui s’imposera à tous les échelons de la voiture électrique. Mais il est important maintenant de mettre les données des développeurs en commun, notamment pour disposer de tests objectifs. De l’avis de scientifiques, la batterie à électrolyte solide est bien mieux comprise aujourd’hui qu’il y a 10 ans. Mais ils avouent que la route pour y arriver sera encore longue. Ils tablent d’ailleurs sur une bonne dizaine d’années pour que cette technologie soit commercialement au point. Disons donc 2035 ?
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