Bien que les batteries au lithium-ion et les batteries lithium-fer-phosphate (LFP) alimentent actuellement la plupart des véhicules électriques sur le marché, une nouvelle technologie de batterie commence à émerger : la batterie à électrolyte solide. Mais qu'est-ce que c'est, comment ça fonctionne, et en quoi est-elle différente des autres batteries ? Découvrons cette technologie prometteuse.

Origines de la batterie à électrolyte solide :



Malgré son apparence de technologie nouvelle, la batterie à électrolyte solide est en réalité une innovation qui remonte au début du 19e siècle. En 1830, Michael Faraday découvrit des électrolytes solides à base de sulfure d'argent et de fluorure de plomb. Cela a marqué le début de la recherche sur les ions à état solide.

Cependant, pendant de nombreuses décennies, cette technologie est restée dans l'ombre en raison de compromis tels que les coûts de production, la résistance interne et la durabilité. Peu d'industries s'y intéressaient, car les applications n'étaient pas encore courantes.

Ce n'est que dans les années 2010, avec l'essor des véhicules électriques, notamment ceux de Tesla, que la batterie à électrolyte solide a regagné de l'attention. Des constructeurs tels que Toyota, Volkswagen, BMW, Mercedes-Benz, Hyundai et Ford ont investi massivement dans la recherche et le développement de cette technologie.

La première utilisation dans un véhicule :



Jusqu'à récemment, des concepts de batteries à électrolyte solide pour alimenter des véhicules ont été explorés, mais aucun constructeur n'avait encore commercialisé cette technologie en raison de coûts de production élevés. La batterie à électrolyte solide était plutôt utilisée dans des applications plus petites, telles que les stimulateurs cardiaques, la radio-identification ou les appareils électroniques portables comme les montres et les écouteurs sans fil.

Cependant, en été 2023, NIO, un constructeur chinois de véhicules électriques, est devenu le premier à intégrer une batterie à électrolyte solide dans ses véhicules. Bien qu'il n'y ait que 19 exemplaires de ce véhicule exotique, avec une puissance de 1 360 chevaux, cette avancée marque une étape importante pour la technologie des batteries à électrolyte solide.

Fonctionnement de la batterie à électrolyte solide :



Contrairement aux batteries au lithium-ion et LFP, la batterie à électrolyte solide se distingue par son électrolyte, la substance où les ions lithium circulent. Dans ce cas, l'électrolyte est solide, généralement composé de céramique, d'oxydes, de sulfures, de phosphates, d'orthosilicate de lithium, voire de verre, au lieu d'un polymère gélatineux.

Cette conception solide rend la batterie beaucoup plus stable, réduisant considérablement les risques de court-circuit et d'incendie. De plus, le remplacement du liquide par un composant solide réduit la taille et le poids de la batterie, améliorant son efficacité et augmentant considérablement sa densité énergétique. Par exemple, tandis qu'une batterie au lithium-ion a une densité énergétique pouvant atteindre 265 wattheures/kilo, les prototypes récents de batteries à électrolyte solide atteignent 400 wattheures/kilo.

De plus, le matériau solide permet aux ions de se déplacer plus rapidement entre l'anode et la cathode, réduisant le temps de recharge. En outre, ces batteries peuvent supporter jusqu'à 10 000 cycles de recharge, offrant une endurance à long terme bien supérieure à celle des batteries au lithium-ion actuelles.

Les avantages et les inconvénients :



Pour les utilisateurs, cela signifie une autonomie électrique accrue, des temps de recharge réduits et une meilleure durabilité. Par exemple, la batterie de la NIO ES6 2023, avec une capacité de 150 kilowattheures, permet au véhicule de parcourir plus de 650 kilomètres, selon les estimations de l'EPA.

Cependant, cette technologie présente également des inconvénients qui entravent sa commercialisation à grande échelle. Les coûts de production sont élevés en raison des matériaux et des processus de construction complexes. De plus, bien que ces batteries stockent plus d'énergie par unité de poids, elles ne peuvent pas fournir la même puissance qu'une batterie au lithium-ion. La résistance interne élevée, due aux matériaux utilisés, peut ralentir le transfert d'énergie et affecter l'efficacité énergétique de la batterie.



En fin de compte, la batterie à électrolyte solide offre des avantages considérables, mais des défis subsistent pour une adoption généralisée. Les avancées technologiques et la réduction des coûts pourraient bien la rendre incontournable dans le futur des véhicules électriques.