À l’horizon de la mobilité électrique, on parle depuis longtemps de nouvelles technologies et solutions pour rendre ce mode de conduite encore plus brillant. Parmi celles-ci, la première qui se distingue par son importance, parce qu’elle est porteuse de l’espoir de faire franchir un pas décisif aux voitures électriques, est la batterie à l’état solide.
Les études et analyses de nombreux constructeurs avancent à grands pas, parmi lesquels le groupe Volkswagen, en première ligne, qui travaille depuis dix ans main dans la main avec QuantumScape, une start-up américaine très active dans ce domaine si décisif pour l’avenir de la mobilité.
Les dernières avancées
QuantumScape a achevé les tests d’endurance de ses cellules à l’état solide, en effectuant plus de mille cycles de recharge à leur brillante satisfaction, au terme desquels elles ont conservé 95 % de leur capacité nominale.
Les tests ont eu lieu dans les laboratoires de PowerCo, l’entreprise de batteries du groupe Volkswagen. Les objectifs de base de l’industrie à ce stade sensible du développement fixent une perte maximale de 20 % après 700 cycles de charge. Un objectif que les cellules QuantumScape ont dépassé de manière décisive.
Un véhicule électrique d’une autonomie de 500 à 600 km dans le cycle d’homologation Wltp, équipé de batteries de ce type, pourrait parcourir au moins un demi-million de kilomètres sans perte d’autonomie notable. Les batteries de l’entreprise à la bannière étoilée ont également passé avec succès les tests de charge rapide, de sécurité et d’autodécharge.
Production de masse envisagée
«La cellule à semi-conducteurs testée par PowerCo est composée de 24 couches et se rapproche de celle qui sera produite en série. Il reste encore beaucoup à faire pour commercialiser cette technologie», explique Jagdeep Singh, fondateur et PDG de la start-up américaine. «Toutefois, nous ne connaissons actuellement aucune autre batterie automobile lithium-métal qui ait démontré une rétention aussi élevée de l’énergie de décharge sur un nombre comparable de cycles et dans des conditions similaires», ajoute-t-il
Composition des batteries à l’état solide
Les batteries à électrolyte solide diffèrent de la technologie lithium-ion actuelle principalement en termes d’électrolyte. Divers matériaux sont testés comme électrolytes solides potentiels, notamment des polymères, des oxydes et des sulfures. L’un des avantages, outre la sécurité accrue du dispositif, est le doublement de l’autonomie pour une fraction du coût.
En effet, la plupart des électrolytes liquides sont inflammables et, pour éviter de fâcheux problèmes, il est nécessaire d’ajouter une liste de systèmes de sécurité pour éviter de charger et de décharger complètement la batterie, ce qui entraîne une perte importante de capacité.
Tout cela ajoute du poids et des coûts, qui sont évités à l’état solide. Outre le remplacement de l’électrolyte, cette technologie permettrait un autre développement important : les anodes en lithium métal. Le remplacement du graphite utilisé dans les anodes actuelles permettrait de doubler l’autonomie.
Les batteries à l’état solide doivent cependant surmonter des difficultés majeures, telles que la formation de dendrites, un encrassement qui peut entraîner la défaillance du dispositif. Un autre défi consiste à maintenir un contact stable entre les matériaux solides.
D’autres technologies, telles que les batteries sodium-ion, font également leur apparition, mais pas tout à fait discrètement. Les développements se poursuivent et chaque jour un petit pas en avant est fait.