L’autonomie et la durabilité des batteries sont souvent remises en question par les automobilistes qui hésitent à passer à l’électrique. Même si en dix ans, les technologies commercialisées ont beaucoup évolué, les conducteurs aimeraient pouvoir recharger leur voiture toujours plus rapidement et parcourir davantage de kilomètres en conservant les performances de leur véhicule pendant de nombreuses années.
Deux études publiées récemment par des chercheurs de l'Académie chinoise des sciences illustrent bien la course à l'innovation à l'œuvre pour répondre aux attentes des automobilistes. Les approches de ces deux études sont différentes, mais elles poursuivent le même objectif : rendre les batteries plus performantes.
Une batterie solide qui se recharge en 3 minutes
La première étude concerne une technologie de batterie lithium-métal solide intégrant un solvant volatil pendant la fabrication de l’électrolyte, composant essentiel qui assure le transport des ions lithium à l'intérieur de la batterie. Contrairement aux batteries actuelles, qui utilisent un électrolyte liquide, les batteries solides reposent sur un matériau solide. Cette technologie est considérée comme l'une des pistes les plus prometteuses pour améliorer à la fois la sécurité et les performances des futurs véhicules électriques.
Selon les chercheurs, la cellule testée supporte des taux de charge équivalant à une recharge complète en environ trois minutes. Et à ce rythme de charge particulièrement élevé, elle conserve 81,9 % de sa capacité après 700 cycles de charge et de décharge. Un résultat spectaculaire, mais qui doit être replacé dans son contexte. Les batteries actuelles supportent généralement beaucoup plus de cycles de charges et décharges, mais elles sont incapables d'atteindre de tels niveaux de recharge. Si cette technologie venait à être commercialisée, rien ne dit d'ailleurs que les recharges en trois minutes deviendraient la norme. Comme aujourd'hui avec la recharge rapide, elles pourraient être réservées à certains usages ponctuels afin de limiter l'usure de la batterie.
Les chercheurs affirment également que cette nouvelle technologie de batterie est capable de stocker davantage d'énergie pour un même poids. Le prototype affiche une densité énergétique de 451,5 Wh/kg, un niveau nettement supérieur à celui des batteries LFP, qui équipent aujourd'hui de nombreux véhicules électriques. Ce qui donne un prototype de batterie avec une capacité de stockage plus élevée – et donc une plus grande autonomie – capable de se recharger en un temps record.
Une technologie sans cobalt pour prolonger la durée de vie des batteries
La seconde étude répond à une autre préoccupation majeure des automobilistes : la durée de vie des batteries. Avec le temps et les cycles de recharge, les batteries perdent progressivement une partie de leur capacité. Avec cette étude, les chercheurs ont donc cherché à améliorer la résistance de la cathode, un composant essentiel de la batterie qui participe au stockage de l'énergie. Pour cela, ils ont modifié la composition de la cathode afin qu'elle supporte mieux les recharges rapides répétées.
Un cycle de charge correspond au passage de 0% à 100%. Plus une batterie supporte de cycles, plus elle est susceptible de conserver ses performances dans le temps.
Selon l'étude, la cellule de batterie testée conserve 81,8 % de sa capacité initiale après 4 000 cycles de charge et de décharge rapides. À titre de comparaison, on estime que les technologies actuelles peuvent supporter jusqu'à 2 000 cycles de recharge.
Autre avantage mis en avant par les chercheurs : cette technologie repose sur une cathode sans cobalt, un métal qui entre dans la composition de nombreuses batteries et dont les industriels cherchent à réduire l'utilisation en raison de son coût élevé et des questions éthiques que soulève son extraction.
Il faudra patienter pour la commercialisation
Malgré les résultats prometteurs de ces études, ces technologies ne sont pas prêtes à équiper les voitures électriques. En effet, les performances annoncées ont été obtenues dans des conditions de laboratoire très contrôlées. Avant une éventuelle implémentation en vue d'une commercialisation, les industriels devront encore vérifier la fiabilité de ces solutions à grande échelle, leur coût de production, leur sécurité et leur compatibilité avec les contraintes de l'automobile.
Ces recherches donnent néanmoins un aperçu des pistes explorées pour les batteries de demain. Des batteries qui pourraient à la fois se recharger plus vite, durer plus longtemps et utiliser moins de matériaux critiques.
