La compétition entre les technologies de batteries : batteries lithium-ion vs nouvelles technologies

 

Depuis leur introduction dans les années 1990, les batteries lithium-ion dominent le marché de l’énergie portable. Leur fiabilité, leur légèreté et leur densité énergétique élevée les positionnent en tant que leader incontestable. Cependant, l’industrie des batteries ne cesse d’évoluer, avec de nouvelles technologies qui se profilent à l’horizon. Dans cet article, nous examinons comment les batteries lithium-ion se comparent aux nouvelles technologies. 

 

L’omniprésence des batteries lithium-ion

Depuis des décennies, les batteries lithium-ion alimentent les smartphones, ordinateurs portables, véhicules électriques, drones et bien plus encore. Leur domination repose sur leur capacité à stocker une grande quantité d’énergie pour un poids et un volume faible. En effet, la technologie lithium-ion dispose de la plus importante densité énergétique. Mais ce n’est pas tout. La technologie lithium-ion présente d’autres avantages tels qu’une faible autodéchagre et une longue durée de vie en supportant des milliers de cycles de charge et de décharge. Aujourd’hui encore, les batteries lithium-ion font l’objet de recherches dans l’objectif d’améliorer leur capacité de stockage et leur durée de vie. 

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Le défi des nouvelles technologies

Cependant, des technologies innovantes voient le jour et cherchent à défier les performances des batteries lithium-ion. Parmi les nouvelles technologies, nous trouvons notamment les batteries au sodium-ion, les batteries à électrolyte solide, les batteries lithium-soufre. Chacune de ces technologies présente des avantages spécifiques qui intéressent les fabricants de batteries à la recherche de systèmes plus performants. 

 

Batteries sodium-ion : une alternative prometteuse

Les batteries au sodium-ion sont souvent présentées comme une alternative aux batteries lithium-ion. Sur le plan technologique, le sodium ressemble fortement au lithium. L’atout majeur réside dans son abondance et sa facilité d’extraction, faisant des batteries sodium-ion une option plus écologique. De plus, elles se rechargent rapidement et peuvent être transportées en étant complètement déchargées sans affecter leurs performances, contrairement aux batteries lithium-ion.

Les batteries sodium-ion présentent en revanche des défauts, tels qu’un niveau de performance inférieur et un poids plus élevé en comparaison aux batteries lithium-ion. En effet, le lithium est reconnu pour sa légèreté et le sodium quant à lui est trois fois plus lourd.

Les batteries au sodium sont alors appelées à s’étendre dans des domaines où le poids des batteries n’est pas un critère essentiel. Bien qu’elles ne remplaceront pas le lithium-ion dans les voitures électriques, elles pourraient trouver leur place dans des applications stationnaires où le volume des batteries n’est pas une contrainte, comme c’est le cas dans les réseaux d’énergie renouvelable.

Les batteries sodium-ion sont encore en cours de développement. Elles n’ont pas encore atteint le même niveau de maturité que les batteries lithium-ion, qui bénéficient de décennies de recherche et de développement. L’évolution de cette nouvelle technologie sera alors à suivre dans les années à venir.

 

Batteries tout-solide : adaptées aux véhicules électriques 

Les batteries tout-solide sont une autre piste à explorer. Elles offrent une sécurité renforcée en éliminant les électrolytes liquides présents dans les batteries lithium-ion. 

Cette technologie n’est pas récente, mais elle faisait face à des freins qui ont pu être levés grâce à la découverte de nouveaux électrolytes solides. 

Les batteries tout-solide font régulièrement parler d’elles en raison des nombreux investissements de constructeurs automobiles tels que Toyota ou Volkswagen. Toyota a notamment déclaré son intention de commercialiser des batteries solides d’ici la fin de la décennie. En effet, leur rapport puissance/poids les rend particulièrement adaptés aux véhicules électriques. 

Les batteries solides offrent des avantages considérables. Elles sont dotées d’une grande densité énergétique et d’une durée de vie prolongée grâce à une autodécharge réduite. Cette technologie est perçue comme l’une des prochaines grandes avancées dans le secteur des batteries.

 

Batteries lithium-soufre 

Les batteries lithium-soufre se distinguent par leur densité énergétique théorique nettement supérieure, étant capables de stocker jusqu’à quatre fois plus d’énergie que les batteries lithium-ion. 

Leur composition comprend une électrode positive au soufre associée à une électrode négative en lithium métallique. 

Elles n’utilisent ni de nickel, cobalt ou manganèse. Cet avantage est non seulement économique, mais également, écologique permettant de réduire l’empreinte carbone des accumulateurs de manière significative. Cela assure aussi une indépendance vis-à-vis de l’approvisionnement des matières premières.

Les batteries lithium-soufre permettraient de stocker une quantité d’énergie similaire dans un volume bien plus réduit, ce qui se traduit par une réduction significative du poids des véhicules électriques et, par conséquent, une amélioration de leur autonomie. 

Les batteries lithium-soufre faisaient face à des défis technologiques importants qui empêchaient leur développement. Récemment, des découvertes ont permis de faire progresser rapidement le niveau de maturité de cette technologie vers la mise en place de prototypes. Stellantis a annoncé cette année, la signature d’un partenariat avec la start up Lyten qui est spécialisée dans les batteries lithium-soufre.

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