Voitures électriques : tout va changer avec ces nouvelles batteries

Voitures électriques : tout va changer avec ces nouvelles batteries

La salle de 150 m2 est ainsi nommée parce que l’eau et l’humidité peuvent être mortelles pour les batteries pendant leur production. Selon le directeur général, le Dr Timothy Khoo, la contamination dans cet environnement peut entraîner un dysfonctionnement des batteries ou compromettre leurs performances. En outre, selon les matériaux utilisés, la situation peut même devenir dangereuse. “Le lithium réagit mal à l’eau”, prévient M. Khoo.

La clé est la course pour révolutionner la science des véhicules électriques par l’adoption de batteries à l’état solide, qui promettent plus de puissance et une meilleure autonomie.

Lithium-ion et batteries à l’état solide

La plupart des gens connaissent la batterie lithium-ion, qui a été commercialisée pour la première fois par Sony dans les années 1990 pour alimenter ses lecteurs de musique portables. Depuis, la batterie lithium-ion rechargeable s’est développée, alimentant les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et, dans son application la plus exigeante, les voitures électriques.

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Une analyse de McKinsey suggère que le marché mondial des batteries lithium-ion deviendra une industrie de 400 milliards de dollars d’ici 2030. Cependant, une fois la technologie lithium-ion bien comprise, ceux qui recherchent un changement transformationnel se tournent de plus en plus vers les batteries à l’état solide.

L’intérêt pour les batteries à l’état solide s’est accru depuis que la société française Blue Solutions a lancé la première batterie commerciale de ce type en 2015. Conçue pour être utilisée dans les bus électriques, cette batterie présentait des limites de conception et nécessitait un temps de charge de quatre heures ou plus, illustrant les défis inhérents au processus de développement, même pour des entreprises de premier plan telles que Toyota.

En juillet dernier, le géant de l’automobile a annoncé une avancée majeure dans le développement des batteries à l’état solide, affirmant qu’elle réduirait de moitié la taille, le poids et le coût de leur fabrication. Cette nouvelle a été accueillie avec enthousiasme et scepticisme, en partie parce que Toyota investit dans le développement de batteries à l’état solide depuis 2006, mais aussi en raison de sa réticence à s’engager dans la production de véhicules entièrement électriques au cours de la dernière décennie.

Cependant, Toyota n’est pas seul dans ce domaine de recherche. En janvier, Volkswagen a annoncé avoir testé avec succès une batterie à semi-conducteurs mise au point par QuantumScape, qui a réalisé plus de 1 000 cycles de charge et conservé 95 % de sa capacité. Parallèlement, des entreprises chinoises telles que WeLion et Nio EV ont établi des partenariats pour lancer une batterie à l’état solide d’ici 2024, mais avec des caractéristiques chimiques moins ambitieuses.

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Mécanique des batteries

La promesse fondamentale des batteries à l’état solide est d’atteindre une capacité énergétique plus élevée dans un espace plus réduit. Les efforts de développement se sont principalement concentrés sur deux matériaux : le silicium et le lithium métal. Alors que les anodes à base de silicium sont technologiquement plus avancées, les batteries au lithium-métal sont considérées comme plus révolutionnaires en termes scientifiques, bien que leur faisabilité pratique reste à démontrer.

En termes généraux, une batterie est composée de trois éléments : une cathode, une anode et un électrolyte. L’anode (côté négatif) libère des électrons dans un circuit, tandis que la cathode (côté positif) les reçoit. L’électrolyte facilite le transfert des ions entre eux.

L’interaction de ces composants donne à la batterie sa “densité énergétique” : la quantité d’énergie qu’elle peut contenir par rapport à son poids. Les batteries à densité élevée retiennent davantage de charge, ce qui les rend adaptées à des applications telles que les voitures électriques.

Les batteries à l’état solide, qui remplacent l’électrolyte liquide par un électrolyte solide, offrent des avantages non seulement en termes de densité énergétique, mais aussi de sécurité. Elles éliminent notamment le risque de fuite de liquide en cas de perforation du boîtier, comme cela pourrait se produire lors d’un accident de voiture, et réduisent la possibilité d’incendies dus au lithium. Pour les conducteurs de véhicules électriques, cela promet une amélioration significative de l’autonomie.

Toutefois, le développement de ces batteries a été entravé par des problèmes tels que la formation de dendrites sur l’anode, qui peuvent provoquer des courts-circuits et vider la batterie. Malgré les progrès réalisés, il reste des défis importants à relever pour la commercialisation des véhicules électriques.

Maxime Lefèvre

Journaliste essais et innovations - Passionné par la mécanique des sensations fortes depuis son plus jeune âge, Maxime a toujours eu un penchant pour les moteurs rugissants et les technologies de pointe. Expert en véhicules électriques et hybrides, il parcourt les routes à la recherche de la prochaine révolution automobile. Entre essais de performance et découvertes technologiques, il guide les lecteurs à travers l'avenir de la mobilité.

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