Batteries à l'état solide : tout ce qu'il faut savoir !

La génération actuelle de voitures électriques, mais aussi de smartphones, d’ordinateurs portables et de presque tous les appareils nécessitant une batterie conséquente, fonctionne avec des batteries à électrolyte liquide (soit la substance qui transporte les électrons de l’anode vers la cathode). Il s’agit d’une technologie éprouvée, en constante amélioration. Toutefois, cela fait déjà quelques années que l’industrie automobile espère un saut technologique majeur : la batterie solide ou solid-state. Grâce à l’utilisation d’un électrolyte solide plutôt que liquide, le secteur en attend des progrès spectaculaires en matière de capacité, de poids, de vitesse de charge et de sécurité. Mais combien de temps faudra-t-il attendre ? Et qui sera le premier à proposer une voiture électrique équipée de cette batterie révolutionnaire ?

Batterie solide : de quoi s’agit-il, au juste ?

Comme mentionné précédemment, la principale différence entre une batterie à l’état solide et les batteries lithium-ion actuelles, réside dans l’électrolyte utilisé : solide au lieu de liquide. Cela permet d’obtenir une densité énergétique bien plus élevée, ce qui signifie plus de capacité pour une masse équivalente. Avec ces batteries, les constructeurs pourront proposer des véhicules électriques à l’autonomie similaire à celle des modèles thermiques ! La densité énergétique de la batterie joue également un rôle crucial pour réduire le poids des véhicules électriques : à capacité égale par rapport à une batterie « liquide », une batterie solide pourrait être de 30 à 50 % plus légère, ce qui aurait évidemment un impact positif sur l’autonomie du véhicule.

En outre, les batteries solides sont bien plus sûres, car elles fonctionnent sur une plus large plage de température. Le risque d’incendie est en outre considérablement réduit : l’électrolyte solide étant généralement non inflammable, le risque d’emballement thermique est donc réduit par rapport aux batteries actuelles. Comprenez que cela devrait permettre de limiter les systèmes de refroidissement et de sécurité, ce qui contribue une fois de plus à réduire le poids !

Autre avantage de cette plage de température étendue : les batteries solides se rechargent plus rapidement ! La batterie nécessite moins de conditionnement pour atteindre sa zone optimale, et les ions se déplacent plus efficacement à travers le matériau solide qu’avec les électrolytes liquides. Ainsi, les véhicules électriques équipés de batteries solides pourront non seulement parcourir des distances comparables à celles des voitures thermiques, mais en outre, la recharge ne prendra pas plus de temps qu’un plein de carburant classique !

Quels sont les inconvénients des batteries solides ?

Deux obstacles majeurs empêchent aujourd’hui une adoption généralisée des batteries solides : le prix et la stabilité. Le coût des batteries à l’état solide est encore nettement supérieur à celui des batteries lithium-ion, car elles en sont encore au stade de développement et ne bénéficient donc pas des économies d’échelle. De plus, les équipements de production de ce type de batterie (qui nécessitent un assemblage sous vide, ou presque) restent très coûteux. Toutefois, lorsque la production en série commencera, le prix devrait considérablement baisser et pourrait même devenir inférieur à celui des batteries lithium-ion traditionnelles.

Le second défi majeur est la stabilité. L’électrolyte solide est plus sensible aux expansions et contractions dues aux variations de température, que les électrolytes liquides actuels. Actuellement, les départements de recherche et développement se concentrent principalement sur la stabilité de la structure, en jouant sur la chimie interne et/ou sur les procédés de fabrication. De grands progrès ont été réalisés ces dernières années, en partie grâce aux importants budgets de recherche des constructeurs automobiles, qui ont tout intérêt à mettre cette technologie le plus rapidement possible sur le marché !

Quand les premières voitures électriques avec batteries solides seront-elles disponibles ?

Presque tous les constructeurs automobiles travaillent actuellement au développement de ces nouvelles batteries, ou ont investi dans des entreprises qui pourront bientôt les fournir. Et la commercialisation ? En 2023, Toyota annonçait que son premier modèle équipé d’une batterie solide serait disponible en 2027-2028. Les chiffres sont impressionnants : une autonomie de plus de 1.000 km et une recharge rapide de 10 à 80 % en seulement 10 minutes !

Honda vient d’ouvrir une usine pilote pour préparer la production de ce type de batterie et espère lancer des modèles avec des performances comparables à celles de Toyota, d’ici la fin de cette décennie. Nissan vise 2028, avec comme premier modèle potentiel une version électrique de la GT-R équipée de cette technologie. De son côté, BMW espère présenter un prototype en 2025. Quant à MG, la marque affiche une ambition plus agressive en annonçant une Cyberster dotée d’une batterie semi-solide dès 2026, une technologie intermédiaire entre les deux systèmes.

Il semble donc que les premiers modèles de production arriveront vers 2027-2028, mais il faudra probablement attendre 2030 pour que les batteries solides deviennent la norme dans les voitures électriques. Ce sera peut-être l’élément déclencheur qui poussera le grand public à abandonner les modèles thermiques pour adopter l’électrique ?