70 kg de batterie pour 500 km : cette chimie rend-elle le moteur thermique obsolète ?

Il y a un chiffre que les ingénieurs de la mobilité électrique ressortent depuis vingt ans comme un Graal à atteindre : l'essence contient environ 13.000 Wh/kg. Or, il faut savoir que la meilleure batterie lithium-ion sur le marché tourne autour de 250 à 270 Wh/kg au niveau de la cellule.

Jusqu’ici, cet écart semble tout simplement insurmontable, même avec les batteries solides qui annoncent entre 400 à 500 Wh/kg à l'horizon 2027-2030. Les 1.000 Wh/kg existent en laboratoire, mais ça reste un horizon et pas une promesse commerciale.

Mais récemment, une tout autre perspective est apparue lorsque Wu Kai, scientifique en chef de CATL et académicien de l'Académie chinoise d'ingénierie, a pris la parole au forum Powering the Nation début juin 2026. L’homme n’a rien fait d’autre que d’annoncer que la prochaine grande bataille technologique du groupe se jouerait sur le lithium-air, une chimie dont la densité énergétique théorique atteint 12.000 Wh/kg. Soit, à peu de chose près, le niveau de l'essence. C'est la première fois que CATL inscrit publiquement cette technologie dans sa feuille de route stratégique.

Des batteries qui respirent ?

Contrairement aux batteries lithium-ion classiques, qui utilisent des composés métalliques lourds comme du nickel, du cobalt et du manganèse pour stocker les ions lithium, les batteries lithium-air emploient du lithium métal comme anode et l'oxygène de l'air comme réactif cathodique. Il n'y a donc pas de cathode solide à embarquer : lors de la décharge, les ions lithium réagissent directement avec l'oxygène capté dans l'air ambiant via une électrode poreuse. Le lithium, seul « combustible » embarqué, fait le voyage tandis que l'oxydant, lui, est puisé directement dans l'atmosphère. D'où le surnom de « breathable battery » ou « batterie respirante ».

Cette architecture allège considérablement le pack, mais ce n'est le seul avantage. Car la densité énergétique supérieure du lithium-air tient aussi à la nature même de la réaction chimique. Les premières versions de batteries lithium-air ne mobilisaient qu'un ou deux électrons par molécule d'oxygène. Les chercheurs d'Argonne et de l'IIT ont démontré en 2023 qu'on pouvait en mobiliser quatre, ce qui double la capacité énergétique par rapport aux premières générations lithium-air. C'est sur ces avancées que CATL s'appuie pour annoncer cette technologie comme son horizon stratégique. Et de viser dès lors les 12.000 Wh/kg en théorie, soit plus de quarante fois le niveau actuel.

Le moteur électrique, arme secrète

La capacité poursuivie par CATL égalerait donc l’essence. Elle fait donc rêver, mais encore faut-il intégrer le rendement de chaque motorisation. Un moteur électrique convertit environ 85 % de l'énergie stockée en mouvement utile. Un moteur à essence, lui, oscille entre 35 et 40 % de rendement thermique pour les meilleurs élèves. Le reste disparaît en chaleur, en gaz d'échappement et en frottements mécaniques. Ce différentiel n'est pas un détail d'ingénierie. Ça signifie donc qu’à densité énergétique égale, une voiture électrique exploite environ deux fois plus efficacement son énergie qu'un thermique. La comparaison brute des densités ne dit donc qu'une partie de l'histoire.

Ce que les chiffres donnent vraiment

En 2023, les équipes d'Argonne National Laboratory et de l'Illinois Institute of Technology ont démontré en laboratoire un prototype lithium-air atteignant 1.200 Wh/kg, capable de tenir 1.000 cycles de charge et décharge. Ce chiffre réel et mesuré dans la revue Science représente déjà quatre à cinq fois la densité des meilleures cellules lithium-ion commerciales actuelles. Si ce ratio se maintenait dans un véhicule de production, un pack de 350 kg (soit le poids actuel d'une grande batterie automobile) contiendrait suffisamment d'énergie pour parcourir des distances difficilement imaginables aujourd'hui.

Inversement, pour embarquer l'équivalent énergétique d'une grosse batterie actuelle, on pourrait descendre autour de 70 kg de batterie. À 12.000 Wh/kg théoriques, les chiffres deviennent proprement vertigineux : quelques kilogrammes de cellules permettraient de parcourir 500 km d'autonomie. Ça paraît fou. Mais il faut se souvenir que la voiture du début du XXe siècle consommait 15 à 18 l/100 km pour des véhicules bien plus légers que les nôtres et que personne n'imaginait qu'elle descendrait un jour sous les 6 l/100 km dans des berlines de plus de 1.500 kg ou plus.

Après 2030 ?

Le concept de batterie lithium-air remonte aux années 1970 et son développement pratique a longtemps été bloqué par plusieurs obstacles d'ingénierie tels qu’une sensibilité à l'humidité et au CO₂ de l'air, une instabilité des catalyseurs, une durée de vie limitée. Les avancées récentes lèvent progressivement ces freins, mais la commercialisation de ces packs reste malgré tout projetée après 2030. CATL le sait, et sa feuille de route est cohérente : sodium-ion en production de masse cette année, batteries solides en petite série à partir de 2027 et le lithium-air comme un horizon de long terme. À suivre.

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