Le principe global d'une pile lithium ion est d'avoir une anode et une cathode qui sont reliées par un électrolyte. Cet électrolyte permet la migration des ions et donc la génération du courant. Dans une batterie à état solide, l'électrolyte est solide. Généralement il sera en céramique ou en polymère solide. L'intérêt de la batterie à état solide est multiple. Déjà, la densité (la quantité d'électricité stockable) sera plus importante, mais la durée de vie est aussi plus importante. En effet, le phénomène de dendrites est moins présent. Une dendrite est un dépôt de lithium métal qui forme une sorte de racine. Cela diminue la performance de la batterie et peut provoquer un court-circuit et donc un incendie. Avec la solid state, c'est très réduit.
En théorie, on peut même couper la cellule en deux sans que cela ne pose de souci. Samsung a donc annoncé que les premières batteries tout état solide étaient opérationnelles depuis 6 mois, et très prometteuses. Ce sont les batteries annoncées en mars lors d'un autre "salon" de la batterie. Si le planning se déroule comme convenu, elles seront en grande série en 2027. Mais, concrètement, cela changerait quoi ? Tout ou presque.
Déjà, Samsung annonce 20 ans de durée de vie sans trop de souci. Mais également une densité pratiquement doublée par rapport aux lithium ion actuelles. Samsung évoque 500 Wh/kg. En plus de cette densité supérieure, elles sont capables d'encaisser des charges plus importantes sans sourciller. C'est la résistance aux dendrites qui permet cela. Ces batteries seraient capables d'être soumises à une puissance de charge de 6C, voire plus (6 fois la capacité). En clair, le 10 à 80% pourrait être fait en moins de 10 minutes, contre 25 à 30 minutes actuellement.
Résultat, en gardant le même poids de batterie, on double pratiquement l'autonomie sur une seule charge. Les véhicules pourraient afficher 900 à 1000 km et des capacités de 180 à 190 kWh. Ou bien on conserve la même capacité, et cela réduit le poids et donc la consommation (on compte généralement 3% par tranche de 100 kg).
La concurrence mise sur le semi-solide
Le gros problème de la batterie tout état solide, c'est son prix. Evidemment, la technologie est neuve et pas encore produite en très grande série. Ces batteries seront donc d'abord réservées aux véhicules haut de gamme et chers. C'est pour cela que les fabricants comme Samsung ou autre continuent la recherche sur les batteries LFP (lithium fer phosphate) qui sont installées dans les véhicules d'entrée de gamme.
Ce ne sont pas les seules voies d'amélioration. On peut citer les batteries MNX sans cobalt, ou l'amélioration des électrodes. Le but encore et encore est d'augmenter la densité, réduire les temps de charge, et augmenter la durée de vie.
Samsung promet donc de vendre à la fois des batteries "populaires", mais également les nouvelles batteries tout état solide. 2027 c'est demain. D'autres voies de développement sont suivies par d'autres constructeurs de batteries. C'est le cas des batteries "semi-solides" que certains constructeurs chinois produisent. De quoi augmenter déjà significativement la capacité des piles et avoir des capacités de 150 kWh environ.
Ces piles peuvent également être chargées à 5C ou 6C, faisant donc un 10 à 80% en 12 minutes environ. La guerre des piles électriques bat son plein et ce sont des milliards de dollars qui sont dépensés en R&D. L'enjeu est non seulement celui des véhicules électriques, mais aussi des équipements électriques comme les smartphones ou les ordinateurs portables.
Alors semi-solide ? Tout état solide ? Quelle génération de batterie prendra le lead ces prochaines années ?
10 commentaires
Est-ce qu’un constructeur peut « facilement » passer d’une batterie d’aujourd’hui à une batterie solide sur un de ses véhicules ou il faut revoir pas mal de choses ce qui implique d’attendre le changement du modèle plutôt qu’un simple restylage?
2027 c’est demain mais il faudra peut-être attendre encore un an ou deux pour les voir dans la rue. Quoiqu’il en soit, elles devraient être là pour 2035 et ça c’est une bonne nouvelle.
On peut « sans souci ». Cela reste des piles (prismatiques ici à priori, donc des petits parallélépipèdes) que l’on aligne en série et en parallèle.
Par contre, cela demande de « recréer » la batterie, adapter possiblement le caisson, le refroidissement, etc. cela demande aussi de changer toute l’électronique de puissance puisque ce ne sont plus les mêmes piles. Et cela demande enfin de changer toute l’électronique de gestion puisque là encore ce ne sont plus les mêmes piles.
Cela se fait. Zoé par exemple a eu 3 batteries différentes 22 kWh, 41 kWh et 55 kWh. La Leaf aussi, ou d’autres encore.
Pour Zoé, de mémoire, elle a même changé de fournisseur. Tesla aussi a changé. Bref oui, cela se fait.
Alors je modifierais un peu ce que dit Thibaut ?
L installation d une nouvelle batterie nécessite c est sur l. Adaptation du système de refroidissement / réchauffage en dehors de ça il faudra faire de nouveau réglage dans le VCU (calculateur principal) sur la gestion à faible soc, modulation, affichage etc mais rien côté moteur et onduleur si on ne change rien
Quoi qu’il en soit… la durée de vie commerciale d’un modèle dure 7 ans environ et la R&D pour refaire du 100 % nouveau, c’est environ 5 années environ.
Après, il y a le choix, la volonté, et les finances pour lancer des nouveaux modèles de VE…
Le groupe VW, à du lancer très tôt pour faire oublier le DisaelGate de 2015…
Renault aussi vers 2010 pour faire une pause pendant pres de 10 ans avant de relancer la machine avec les Megane and Co.
Ce sont peut-être les plateformes multi-énergies STLA qui pourraient avoir plus de problèmes d’adaptations ?
Très bonne nouvelle …. Ça démontre que la VE sera forcément au premier plan d’ici 10 ans…
Le thermique n’a plus vraiment de grandes marges d’évolution… Sauf sur le carburant de synthèse.
J’imagine des Batteries de type LFP pour le bas et le milieu de gamme et « solid state » pour le HdG puis pour le milieu.
Quand ça se démocratisera, ça relancera partiellement les ventes.
Mais l’avenir de l’électrique reste suspendu aux tarifs des voitures, et donc des batteries.
Assurément @Achille Talon.
Mais déjà rien de ce que l’on nous promet depuis bientôt 2 ans…R5 avant… Je l’appellerais l’Arlésienne… Maintenant la e-C3 pour des bugs de mise en point.
La R5 « pas chère » ça ne sera que courant 2025 !? La e-C3 pour septembre au mieux à 23 k€, et moins de 20 k€ en 2025.
En 2026, on parlera du marché de la VE d’une façon totalement différente !
On prend RDV …. ?
L’Europe globalement à toujours un retard immense dans la construction de gigafactory de batteries face aux Asiatiques, et évidemment plus particulièrement les Chinois.
Mais cet inconvénient pourrait se transformer comme un avantage déterminant pour les années 2030… Si les pays européens lancent la construction de nouvelles gigafactory de batteries, cela pourrait se faire avec des nouvelles technologies qui n’existent pas actuellement et qui deviendront un « game changer » après 2030 environ.
Les progrès des batteries sont un élément majeur (et dimensionnant pour l’infra de charge) du problème, mais ce n’est pas le seul en l’état de la techno actuelle:
https://www.lesnumeriques.com/voiture-electrique/voiture-electrique-d-une-marque-a-l-autre-la-satisfaction-client-fait-le-grand-ecart-n225062.html
Avec globalement 24% des possesseurs de VE toutes marques confondues qui seraient encore prescripteurs pour les autres avec un grand écart de 71% chez Tesla à 3% chez Peugeot… il y aura toujours au delà de la batterie le pb de la charge à intégrer de la manière la moins désagréable possible.
Et vu le coup de frein mis par Tesla sur l’infra de charge, pas dit que ces 71% durent…
Ça fait mal pour Stellantis à l’exception, qui confirme ici vraiment la règle, de la 500e.
On retrouve des LFP qui sont le spécialité de BYD dans les supersportives U9 (prix de lancement : 240 000 dollars) et qui encaisse 500 kw
comme on en retrouve dans des low cost type EC3. Tout dépend de la technologie surajoutée.
Les annonces de batteries solides ne datent pas d’aujourd’hui. Ils sont déjà utilisés dans des domaines très spécifiques.
Pour l’auto, on a eu l’annonce de compagnies américaines, chinoises, japonais, allemandes et coréennes
Le terme batterie solide étant assez générique, attendons de voir
CATL n’avait pas voulu s’engager avec Nio. La Nio ET7 est déjà commercialisée avec des semi-solides développées avec son partenaire welion (et c’est couteux)
Intéressant :
CATL viennent d’annoncer des batteries en production pour les drones volants et l’aérospatial avec des densités à 500 w/kg (ce qui correspond à la densité d’une batterie solide)
Et CATL s’attaque aussi aux LFP
Les ultrasophistiquées shenxing sont des LFP CATL qui peuvent encaisser plus de 320 kW tout en conservant la durabilité propre aux LFP
Il n’est pas impossible que CATL aient déjà des batteries solides en essai
et la batterie ne semble pas se limiter qu’à cela. C’est très complexe la maitrise des matériaux à l’intérieur. C’est pas loin de la complexité d’un semi-conducteur.
@SGL
ne pas se focaliser sur les noms
ce qui compte est l’application industrielle sous-jacente. Les noms c’est aussi beaucoup de comm et de simplication. ça rappelle un peu les semi-conducteur et la loi de Moore. Qui ne veut plus rien dire en fait.Mais c’est parlant pour vulgariser.