L'avenir de la mobilité par la batterie : avancées technologiques

La voiture électrique révolutionne le monde de l’automobile. Elle doit ses performances et sa durabilité à son accumulateur lithium-ion. Aujourd’hui, la technologie se heurte à de nombreuses limites. Pour y remédier, les développeurs exploitent d’autres chimies de batterie afin d’offrir une meilleure autonomie, des tarifs accessibles, une vitesse de charge supérieure et une sécurité optimale. 
 

Les batteries à l’état solide 

 
Les batteries solides se distinguent par les caractéristiques de leur électrolyte. En effet, un polymère solide ou en céramique vient se substituer à l’électrolyte, qui, sur le modèle lithium-ion, se présente sous une forme liquide. Sa composition à base de matériaux comme les oxydes et les sulfures garantit un transit ionique beaucoup plus efficace ainsi qu’une meilleure stabilité thermique. 

Des performances améliorées 

 
Les électrolytes solides représentent l'avenir de la mobilité par la batterie. Ils affichent une meilleure densité énergétique. Le stockage de l’énergie demande deux fois moins d’espace et de poids. Cette nouvelle configuration a donc un impact positif sur l’efficacité et la puissance des voitures électriques. 
 
Ensuite, l’électrolyte solide résout en grande partie le caractère inflammable des électrolytes liquides en cas de surchauffe ou d’accident. Nettement moins sensible au feu, le dispositif réduit les risques d’instabilité thermique et d’incendie ; ce qui améliore la sécurité des utilisateurs. 
 
La vitesse de recharge est également améliorée. Certains prototypes affichent une durée de 10 à 15 minutes, pour une autonomie évaluée à plus de 700 km. Les batteries solides durent plus longtemps, car les risques liés à la formation de dendrites sont réduits. 

Quelles sont ses limites ? 

 
La production des batteries solides à grande échelle est encore complexe. Malgré l'abondance des matériaux ainsi que la diminution des besoins en termes de refroidissement, les coûts de fabrication sont encore élevés. C’est pourquoi ce type d’accumulateur est encore réservé aux voitures électriques les plus avancées. La capacité à supporter plusieurs cycles de recharge est encore remise en question. 
 

Les piles au lithium-soufre 

 
Les batteries au lithium-soufre ont une composition différente. La cathode en soufre est associée à une anode au lithium. En revanche, l’électrolyte reste liquide. 

Une autonomie supérieure 

 
Lors du déplacement des ions de l’anode vers la cathode, le lithium entre en réaction avec le soufre afin de former des polysulfures de lithium. Grâce à ce type de réaction, l’accumulateur affiche une densité énergétique allant jusqu’à 500 Wh/kg, contre seulement 150 à 250 Wh/kg pour les batteries lithium-ion classiques. Les véhicules électriques bénéficient donc d’une meilleure autonomie. 
 
Pour rappel, le soufre est un matériau abondant et accessible sur le plan financier, contrairement au nickel et au cobalt. Les coûts de production sont donc relativement bas. Non toxique, il est aussi incombustible. L’accumulateur offre plus de sécurité aux utilisateurs. 

Quelques inconvénients 

 
Les batteries lithium-soufre font face à quelques obstacles. La dissolution des polysulfures dans l’électrolyte réduit considérablement leur durée de vie et leur capacité. De plus, le soufre et les matériaux de décharge ont une faible conductivité électrique. Le recours à des additifs conducteurs est inévitable. La densité énergétique globale est donc compromise. L’accumulateur n’est pas non plus en mesure de supporter le nombre de cycles de charges des batteries lithium-ion. La formation de dendrites de lithium au niveau de l’anode pendant le processus de charge expose à des risques de courts-circuits. 
 

Les batteries métal-air 

 
Au même titre que les batteries solides, les versions métal-air ont une densité énergétique élevée que les modèles lithium-ion. Elles améliorent considérablement l’autonomie des véhicules électriques. 

L’accessibilité des matériaux 

 
Au niveau de la composition, l’accumulateur embarque des technologies auxquelles l’air est combiné à du zinc, de l’aluminium ou du fer. Grâce à ces matériaux disponibles de façon abondante, il n’est plus nécessaire de recourir à des électrolytes complexes et nocifs. En d’autres termes, il s’agit d’une option économique et durable. Bien entendu, les coûts de production sont réduits. 

Les améliorations à faire 

 
Jusqu’à ce jour, les batteries métal-air ne sont pas tout à fait au point. La technologie promet une durée de vie relativement courte par rapport au lithium-ion. La fréquence plus élevée des recharges a un impact négatif sur la capacité. À cela s’ajoutent les obstacles liés à la formation de dendrites métalliques. Pour fonctionner correctement, les batteries métal-air ont aussi besoin d’un flux d’air continu. L’ajout de systèmes d’admission et de filtration de l’air modifie le design global et augmente la consommation énergétique. 
 

La recharge sans fil 

 
La commodité de la recharge figure parmi les principaux défis auxquels les propriétaires de voitures électriques sont confrontés. Que ce soit dans les lieux publics ou à domicile, le processus requiert des câbles et des prises. Même si la barre des 100 000 bornes a été franchie en France, les conducteurs sont encore nombreux à se soucier de l’autonomie de leurs véhicules. Face à de telles préoccupations, une entreprise américaine s’est lancée dans le développement d’un système de recharge sans fil. La technologie marque un tournant dans l'avenir de la mobilité par la batterie. 
 
Beam Global est une société spécialisée dans les infrastructures durables. Récemment, elle a déposé un brevet pour l'invention dénommée « Self-Contained Renewable Inductive Battery Charger ». La technologie recharge la batterie d’une voiture électrique sans contact physique. Le dispositif est directement intégré au système EV ARC. En se garant au-dessus de la plateforme, le conducteur enclenche la recharge automatique de l'accumulateur. Aucune intervention manuelle n’est nécessaire ; ce qui est particulièrement avantageux, aussi bien pour les gestionnaires de flotte que pour les utilisateurs individuels. 
 
Alimentée par l’énergie solaire, la solution s’inscrit dans une démarche écologique. Pratique, rapide et efficace, elle étend l’attractivité de la voiture électrique à un public plus large. 

En tant qu’éco-organisme agréé pour le recyclage des batteries, Screlec s’investit pleinement dans l’innovation et la recherche pour les batteries du futur. Nous soutenons la mobilité électrique et avons à cœur de devenir l’éco-organisme français de référencement pour le recyclage des batteries de la mobilité électrique.