La techno en 500 mots : les batteries à l’état solide ou la promesse d’un jour meilleur pour les véhicules électriques

Depuis quelques années, il est impossible de parler de l’avenir des véhicules électriques sans aborder la question des batteries à l’état solide. Ces dernières figurent parmi les innovations les plus prometteuses dans cet univers. Elles ont, en fait, le potentiel de changer la donne, de révolutionner la façon dont le grand public perçoit les modèles électriques. Mais qu’en est-il, au juste ?

• Plusieurs constructeurs travaillent sur cette technologie

• Au menu, potentiellement plus d’autonomie et des recharges plus rapides

• Pour le moment, le coût de fabrication est très élevé

En développement auprès de nombreux constructeurs et entreprises, leur objectif est simple : améliorer l’autonomie des véhicules, offrir plus de sécurité et se montrer plus durables par rapport aux batteries lithium-ion actuelles, qui sont largement utilisées. On ne parle pas d’une solution miracle, mais d’un pas en avant important. Cette technologie pourrait en fait jouer un rôle clé dans l’évolution de la mobilité électrique au cours de la prochaine décennie.

D’où son importance.

La différence

Contrairement aux batteries traditionnelles qui utilisent un électrolyte liquide pour transporter les ions entre les électrodes, les batteries à l’état solide remplacent ce composant par un matériau solide. Ce changement permet de limiter certains risques, notamment ceux liés aux fuites, aux risques d’incendie et à la dégradation chimique. Au passage, ce changement se traduit par un système global plus stable.

Les types de batteries à l’état solide

Maintenant, il faut savoir qu’il existe plusieurs types de batteries à l’état solide, selon la nature de l’électrolyte utilisé. Les électrolytes polymères offrent une bonne flexibilité et leur fabrication est relativement simple. Les électrolytes à base d’oxydes, souvent de nature céramique, se distinguent par leur grande stabilité thermique. Enfin, les électrolytes à base de sulfures présentent une excellente conductivité qui se rapproche de celle des liquides.

Chaque solution vient proposer ses avantages et ses limites. C’est pourquoi, à travers l’industrie, différentes pistes sont explorées par les constructeurs et les entreprises (dont certaines sont partenaires).

Par exemple, Toyota et Nissan s’attardent sur les électrolytes à base de sulfures, tandis que BMW et Ford collaborent avec Solid Power, qui s’intéresse à la même technologie. Volkswagen soutient, quant à elle, QuantumScape, qui développe une solution à base d’oxydes. De leur côté, Samsung et Hyundai mènent des recherches sur différentes approches.

Les avantages ?

Au demeurant, qu’est-ce qu’on y gagnerait comme consommateur ? Voilà ce qui nous intéresse vraiment, au-delà des détails techniques.

Concrètement, les batteries à l’état solide pourraient offrir des gains importants en matière de performances. Leur densité énergétique devrait permettre d’augmenter l’autonomie des véhicules, avec des améliorations estimées à moyen terme entre 50 % et 100 % par rapport aux batteries actuelles. Toyota, par exemple, a déjà évoqué, dans ses projections, des chiffres autour de 1200 km.

Ensuite, la recharge pourrait également être accélérée grâce à une meilleure stabilité chimique. Là aussi, on a droit à de belles promesses, mais il faudra des tests sous des conditions réelles pour avoir une idée précise de l’importance des gains.

Sur le plan de la sécurité, il est clair que l’absence d’électrolyte liquide inflammable réduit les risques d’incendie et de défaillance grave. Attention, toutefois, cela ne rend pas les batteries totalement infaillibles. En revanche, ça améliore sensiblement leur comportement en cas d’accident ou de surchauffe. Leur durabilité pourrait aussi s’avérer supérieure grâce à une meilleure résistance aux cycles répétés de recharge.

Des obstacles ?

Malgré tout, plusieurs obstacles freinent leur adoption. D’abord, leur coût de production demeure élevé en raison de procédés industriels complexes. Il faut être prudent avec les chiffres avancés, car ces coûts sont appelés à baisser avec le temps.

Ensuite, la fabrication à grande échelle pose des défis techniques, notamment dans la gestion des interfaces entre matériaux. Aussi, certaines chimies affichent des performances réduites par temps froid, un enjeu important pour les marchés comme le nôtre.

Le mot de la fin

Ce qui est intéressant, c’est que vis-à-vis des technologies actuelles, les batteries à l’état solide offrent un potentiel important. Pour le moment, le lithium-ion offre l’avantage d’une technologie mature, fiable et économique. Il faut s’attendre à une coexistence des technologies une fois les batteries solides sur le marché.

Selon les prévisions actuelles, les premières applications commerciales pourraient apparaître vers 2027 ou 2028 avec des véhicules haut de gamme. Dans les années 2030, nous pourrions voir la technologie avec des modèles plus abordables, au fur et à mesure que les coûts de production diminueront et que les procédés industriels se stabiliseront.