Les batteries du futur : à quoi s'attendre ?

Avec l’interdiction de commercialiser les véhicules thermiques à l’horizon 2035, les besoins en batteries vont devenir très importants. Cependant, il faut prendre garde de ne pas remplacer une source d’énergie polluante par une autre qui ne le serait pas beaucoup moins. En conséquence, il devient impératif de booster la recherche pour imaginer les batteries du futur. Elles devront être moins lourdes, plus respectueuses de l’environnement et coûter moins cher à produire. 

Quel avenir pour les batteries de voiture ?

Un certain nombre de postulats pèsent sur les batteries du futur. Quelles devront être leurs caractéristiques pour assurer le succès du tout électrique ? 

Le prix des batteries du futur doit baisser

Afin de garantir à chacun la possibilité d’acquérir une voiture électrique et d’assurer son entretien, les batteries du futur devront être moins chères. Si les fabricants ne parviennent pas à relever ce défi, le risque est grand de voir les voitures thermiques continuer à rouler jusqu’à usure complète.  
Leader mondial de la construction de voitures électriques, Tesla mise beaucoup sur les batteries Lithium – Fer – Phosphate (LFP) pour réduire ses coûts de production.  
De son côté, Amperex Technology Limited (ATL), l’un des leaders mondiaux de la fabrication de batteries Lithium-ion, vient de s’associer AM Batteries (AMB), pour développer un processus de fabrication d’électrodes sèches. Ce procédé devrait permettre une réduction significative des coûts de production. 

Le temps de charge doit être réduit

L’un des principaux freins à l’achat d’une voiture électrique porte sur l’autonomie de la batterie. Non seulement certains modèles ont besoin d’être rechargés fréquemment, mais le temps de charge est souvent long. L’idée d’attendre plusieurs heures dans une station-service est particulièrement dissuasive. De nouvelles technologies sont à l’étude. Plusieurs fabricants y travaillent, dont l’entreprise française SAFT, spécialiste des accumulateurs électriques. Elle considère qu’il est possible de trouver de nouvelles combinaisons chimiques pour réduire le temps de charge des batteries du futur. 

La longévité doit être renforcée

 La production d’une batterie de véhicule électrique représente la plus grande part de l’empreinte carbone de celui-ci. Elle est très gourmande en énergie et en ressources précieuses. À l’heure actuelle, son coût correspond à la moitié du coût total de la voiture. Il est donc primordial d’augmenter la longévité de ces batteries, pour ne pas avoir à en fabriquer de nouvelles et rendre le véhicule plus abordable financièrement. 

La fabrication doit être plus respectueuse de l'environnement 

 La protection de l’environnement est une préoccupation majeure et l’UE s’en soucie tout particulièrement. Le Parlement Européen a notamment mis à jour, en juin 2022, la directive sur les batteries. Celle-ci vise notamment à renforcer la collecte et le recyclage des batteries. Les députés européens ont également demandé l’introduction d’une nouvelle catégorie pour les batteries de moyens de transports légers, comme les scooters et vélos électriques. Ils souhaitent aussi limiter l’empreinte carbone en limitant le recours aux matières premières les plus critiques.

Quelles sont les batteries du futur ?

 
À quoi s’attendre pour les batteries du futur ? Un changement de technologie et une moindre dépendance aux matériaux rares semblent être les clés de l’avenir. Pour faire face à la pénurie annoncée du lithium, il devient urgent de le remplacer en tout ou partie. Le lithium n’est pas seul en cause : le cuivre, le cobalt et le nickel, sont aussi en situation critique. Ces derniers entrent également dans la composition des batteries actuelles. Les recherches sur les batteries du futur se portent sur de nouvelles associations avec des matériaux plus abondants ou le remplacement pur et simple des matériaux rares. 

Lithium, fer et phosphate (LFP)

La technologie LFP est bien adaptée aux applications qui nécessitent un haut niveau de sécurité et un cycle long. Cela en fait une alliée de choix pour les véhicules électriques. Outre leur grande capacité, les batteries LFP ont l’avantage de présenter une courbe de décharge plate. Les performances des voitures sont donc identiques tout le long de l’utilisation d’une charge. Les recherches actuelles laissent entrevoir une possibilité d’une durée de vie dépassant 6 000 cycles, comparée aux 1 000 cycles des batteries lithium.  

Lithium et titane (LTO)

 Les batteries LTO utilisent les nanotechnologies pour ajouter du titane au lithium. Cela lui confère une longue durée de vie, pouvant aller jusqu’à 20 000 cycles. Ses principaux inconvénients sont sa faible densité énergétique et son coût de production élevé.  

Lithium et soufre

 Avec des matières actives très légères, la batterie à base de lithium et de soufre offre une densité d’énergie très élevée. Le constructeur Stellantis compte sur cette technologie pour rendre la voiture électrique accessible au plus grand nombre. Elle aurait aussi l’avantage de faire baisser significativement l’empreinte carbone. 

Sodium

 Le principe d’utiliser le sodium comme composant d’une batterie n’est pas nouveau. Il avait été supplanté par le lithium en raison d’une moindre durée de vie et d’une densité énergétique plus faible. Cependant, son abondance sur la planète et sa plus grande sécurité ont conduit les différents fabricants à reprendre les recherches pour son utilisation. La marque JAC, mi-européenne et mi-chinoise, vient de mettre sur le marché la première voiture électrique à batterie sodium. 

Métal-ion 

La technologie métal-ion a pour objectif de remplacer le lithium et autres matériaux rares par des matériaux plus abondants. D’ores et déjà, la jeune start-up française Hive a mis au point une batterie hybride, à base d’aluminium et de graphène. Le graphène est un matériau à base de carbone, dont l’invention a été récompensée en 2010 par le Prix Nobel de physique. Excellent conducteur de chaleur et d’électricité, le graphène pourrait améliorer la vitesse de chargement des batteries. 

Tout solide

Afin de réduire les dangers des batteries au lithium, l’idée est de remplacer la substance liquide, dans laquelle se déplacent les ions, par un matériau solide. Des avancées considérables ont eu lieu au cours de la dernière décennie, qui font espérer voir cette technologie prochainement maîtrisée. Elle devrait apporter une meilleure sécurité et une meilleure durée de vie, pour un poids moins important. 

 
L’avenir de la batterie de véhicule propre, autonome et économique semble donc se présenter sous les meilleurs auspices. 

Liste des ressources : 

• https://www.tesla-mag.com/le-futur-des-batteries-tesla-ce-que-vous-devez-savoir/ 

• https://www.businesswire.com/news/home/20230405005214/en/AM-Batteries-AMB-and-Amperex-Technology-Limited-ATL-to-Jointly-Develop-Solvent-Free-Electrode-Manufacturing-Technology-for-Li-Ion-Batteries 

• https://saft.com/fr/m%C3%A9dias-et-ressources/nos-histoires/trois-technologies-de-batterie-qui-pourraient-r%C3%A9volutionner-notre/ 

• https://www.flashbattery.tech/fr/types-batteries-lithium-quelle-chimie-utiliser/