Les avancées de la batterie tout-solide

24 mai 2022

 

La batterie solide, une opportunité ?

Les véhicules électriques et hybrides sont alimentés par des batteries lithium-ion. Avec la croissance et l’essor des mobilités vertes, les constructeurs automobiles s’intéressent à une technologie « solide » qui présente de nombreux avantages. Celle-ci, impacterait le développement de deux marchés de masse qui ont besoin d’évolution pour croître et répondre aux besoins de la transition énergétique. Il s’agit, en effet, des voitures et du stockage d’énergie. Ces batteries tout-solide possèdent une densité énergétique plus élevée et se chargent plus rapidement que les batteries de technologie lithium-ion. Elles possèdent un autre atout majeur, les batteries solides sont davantage sécurisées et de ce fait, elles sont moins inflammables. 

Une technologie en recherche constante

Les batteries solides font déjà parler d’elles depuis de nombreuses années, se positionnant comme une avancée remarquable, par rapport aux batteries lithium-ion actuelles. Ce concept n’est pourtant pas révolutionnaire, les batteries solides sont développées en couche mince depuis 20 ans. Mais cette technologie était confrontée à de grandes difficultés. Il y a 10 ans des découvertes ont été faites par un groupe japonais, au niveau du conducteur ionique (qui assure le transfert d’ions entre les deux électrodes). 

Cette avancée majeure a généré un engouement et pléthore de recherches, de la part des industriels, des constructeurs automobiles et des laboratoires. Nous vous parlions de ce défi technologique dans un article précédent : Vers une batterie lithium-ion solide ?

Malgré des avancées fructueuses, la batterie solide est toujours en phase de projet, et elle fait encore face à des freins technologiques qui empêchent son déploiement à grande échelle. Cependant, l’engouement est tel, qu’une industrialisation pourrait voir le jour avant 2030. C’est ce que laisse présager un grand constructeur automobile japonais.

Aujourd’hui, les recherches pour aboutir à une batterie solide fonctionnelle s’accélèrent. Nissan, souhaite être l’un des premiers industriels à l’utiliser. Le constructeur développe donc en interne des batteries solides avec pour objectif d’équiper ses véhicules électriques d’ici à 2028. Pour cela, Nissan a dédié une usine à la fabrication de prototypes de batteries solides. Cette nouvelle infrastructure située dans le centre de recherche Nissan au Japon, servira à la conception et au processus de fabrication. Par la suite, le constructeur prévoit de mettre en place une ligne de production pilote.

Ainsi, plusieurs grands groupes automobiles s’intéressent à cette technologie révolutionnaire, laissant présager une industrialisation en série prochainement. Outre les grands constructeurs, des laboratoires dont le CEA-Liten font des recherches sur la conception de batteries et d’accumulateurs tout-solide.

  

Le principe des batteries à électrolyte solide

Au coeur de la batterie lithium-ion, les électrons se déplacent de l’anode vers la cathode via un électrolyte liquide, une substance conductrice permettant la circulation des ions, transformant l’énergie chimique en énergie électrique.

Une batterie solide est quant à elle, une batterie dans laquelle l’électrolyte liquide est remplacé par un matériau à l’état solide (oxyde, sulfure ou polymère). L’utilisation d’une électrode négative de lithium métallique offre des densités énergétiques plus élevées. En effet, un électrolyte solide est moins sensible à la chaleur. C’est cette capacité à résister à de hautes températures qui permet aux batteries solides l’augmentation de la densité énergétique, tout en étant une batterie plus sûre et stable.

Les avantages majeurs de cette technologie

La densité énergétique élevée des batteries solides, permet aux constructeurs d’augmenter la puissance des batteries sans impacter la sécurité. Les batteries solides comportent également, un enjeu économique. Elles sont moins chères à produire, si on les compare aux batteries lithium-ion et plus compactes, ce qui pourrait permettre aux marchés des véhicules électriques et du stockage d’énergie de se développer. La route sera encore longue pour envisager des batteries fonctionnelles à électrolyte solide, mais les nombreuses recherches à travers le monde sont encourageantes.