Il ne se passe pas une semaine sans qu’une entreprise n’annonce une batterie miracle qui promet de révolutionner le monde tel que nous le connaissons. Des percées radicales qui, le plus souvent, ont encore beaucoup de chemin à parcourir au moment de passer à l’action.
Pour qu’une nouvelle batterie fasse réellement la différence dans un avenir proche, elle doit présenter plusieurs caractéristiques, telles qu’une densité énergétique élevée, être abordable, sûre et aussi durable que possible.
En outre, elle doit avoir la durée de vie la plus longue possible, soit au moins 1 000 cycles complets de charge et de décharge, et être structurellement robuste au fil du temps. Des étapes au cours desquelles, dans un cas comme dans l’autre, les piles miracles échouent souvent.
Mais la réalité est que la technologie continue d’évoluer et que les investissements n’ont fait que s’accélérer ces dernières années, ce qui signifie, selon la plupart des experts, que des améliorations majeures se profilent à l’horizon.
C’est pourquoi les ingénieurs en mobilité électrique de l’université d’Aix-la-Chapelle, en Allemagne, ont décidé d’évaluer des dizaines d’innovations technologiques en cours de développement.
Tout au long des années 2022 et 2023, ils ont exploré des revues et des bases de données scientifiques, des présentations et des comptes rendus de conférences importantes, des sites d’information, des groupes d’experts, des feuilles de route sur les batteries, ainsi que des articles de presse et des événements tels que le Tesla Battery Day et le Volkswagen Power Day. À l’issue de leur recherche exhaustive, ils ont classé 39 technologies de batteries futures en fonction de leur potentiel à transformer radicalement le marché des batteries pour voitures électriques et de leur délai de mise sur le marché.
Ils ont partagé les résultats de leurs efforts lors de la conférence sur les systèmes de production et de logistique qui s’est tenue en novembre dernier au Stellenbosch Institute for Advanced Studies en Afrique du Sud.
Les progrès de la technologie des batteries peuvent être classés en deux catégories : les innovations de produit (modification de la conception, de la chimie, de la structure, etc. des batteries) et les innovations de processus (amélioration des techniques de fabrication). Les ingénieurs ont identifié deux innovations de produit et une innovation de processus qui devraient arriver dans les cinq prochaines années et qui seraient “transformatrices” et révolutionneraient le marché des véhicules électriques tel que nous le connaissons.
Percées dans le domaine des batteries : les technologies qui vont révolutionner le secteur
La première innovation, qui devrait arriver dans les deux prochaines années, est l’anode en silicium. Les batteries des voitures électriques utilisent actuellement une anode constituée d’une feuille de cuivre recouverte de graphite.
On se souvient que le silicium promet une plus grande autonomie, une recharge plus rapide et des voitures électriques plus abordables. Non seulement il absorbe plus d’ions lithium, mais il les transporte aussi plus rapidement à travers la membrane de la batterie.
Et comme il s’agit du métal le plus abondant dans la croûte terrestre, il devrait être moins cher et moins sensible aux problèmes de la chaîne d’approvisionnement. Cette configuration pourrait doubler la densité énergétique des batteries actuelles et permettre une charge rapide de 10 minutes.
La deuxième innovation, dont l’adoption massive devrait prendre un peu plus de deux ans, concerne les cellules en feuille. Ces cellules sont plus longues et plus fines que les cellules prismatiques conventionnelles actuelles. La différence de facteur de forme leur permet de fournir plus de courant, de refroidir plus efficacement et d’être plus compactes. Cette technologie a été choisie par BYD, le plus grand constructeur chinois de voitures électriques, ce qui en a fait un format de plus en plus populaire.
La troisième innovation, qui devrait arriver sur le marché d’ici trois à quatre ans, est le revêtement à sec. Actuellement, la construction d’une batterie nécessite un processus qui prend du temps et qui a un impact important sur l’environnement : un matériau d’électrode est combiné à un solvant, appliqué sur le collecteur de courant, puis on le laisse sécher. L’enrobage à sec élimine entièrement ce processus. Il en résulte une augmentation estimée à 20 % de la densité énergétique et une réduction de 10 % des coûts de fabrication.
Le résultat de ces innovations “transformatrices” en matière de batteries, associé à d’autres améliorations mineures, signifiera que d’ici 2030, les voitures électriques seront radicalement moins chères et bien supérieures aux modèles actuels en termes d’autonomie, de temps de charge et de durée de vie.
Source : Uni Hannover
