Imaginez une voiture électrique capable de faire cinquante fois le tour de la Terre sans que sa batterie ne se décharge. Cela semblait être un rêve pour les concessionnaires, mais les scientifiques ont réussi à le réaliser. Récemment, la société chinoise Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL), fournisseur de grandes marques telles que Volkswagen, Honda, PSA ou BMW, a présenté une nouvelle innovation : une batterie conçue pour durer seize ans et fonctionner pendant deux millions de kilomètres. Quelques semaines auparavant, Tesla et General Motors ont également annoncé l’arrivée de batteries incassables. C’est une petite révolution dans le monde des voitures électriques, où les garanties ne dépassent généralement pas huit ans et un million de kilomètres.
Une grande avancée sans rupture technologique
On pourrait penser qu’un tel changement nécessiterait une nouvelle technologie révolutionnaire, mais ce n’est pas le cas. Les scientifiques ont poussé les batteries lithium-ion actuelles à leur limite maximale d’optimisation. Cette découverte est basée sur une étude réalisée par Jeff Dahn, un chercheur renommé travaillant en collaboration avec Tesla. Il a démontré que, dans certaines conditions, les batteries lithium-ion actuelles peuvent fonctionner beaucoup plus longtemps. “La durée de vie de ces batteries est limitée par les variations de volume de l’électrode positive. Cette dernière peut se dilater ou se rétracter pendant les phases de charge et de décharge. Jeff Dahn a utilisé des poudres de matériaux actifs à base de monocristaux, qui sont moins sujettes aux fissures, pour résoudre ce problème”, explique Patrice Simon, professeur en sciences des matériaux à l’université Paul-Sabatier de Toulouse et membre de l’Académie des sciences. Mais les améliorations ne se limitent pas là.
Des batteries pour la vie grâce à l’innovation
Jeff Dahn a également modifié la composition de l’électrolyte, la substance dans laquelle se trouvent les deux électrodes de la batterie. Cette modification a un impact direct sur la formation d’une couche de protection, qui limite les réactions chimiques indésirables. “Tous ces changements ont permis d’obtenir des batteries qui peuvent durer jusqu’à vingt-cinq ans, soit trois millions de kilomètres à température ambiante, et douze ou treize ans à 55°C”, explique Marie-Liesse Doublet, directrice de recherche au CNRS.
Cependant, il est important de noter que ces résultats sont basés sur des tests en laboratoire. Dans la vie réelle, d’autres facteurs tels que le style de conduite, les conditions météorologiques et le type de trajet peuvent influencer la durée de vie de la batterie. Malgré cela, ces recherches ouvrent la voie à une nouvelle ère de batteries intelligentes.
Vers des batteries autonomes et auto-réparantes
Les scientifiques travaillent actuellement sur des capteurs qui permettront de surveiller en temps réel la température des batteries afin de garantir leur durée de vie optimale. Dans le futur, les relevés de température se feront au niveau des cellules de la batterie, ce qui permettra une meilleure analyse et un diagnostic précis. À long terme, des substances auto-réparantes pourraient également être intégrées dans les batteries, permettant ainsi de résoudre les problèmes dès qu’ils se présentent. Toutefois, ces avancées technologiques ne seront pas disponibles avant une dizaine d’années.
Les défis à relever pour rendre les voitures électriques accessibles à tous
Bien que la durée de vie des batteries soit un paramètre important, il reste d’autres défis à surmonter pour démocratiser les voitures électriques. Actuellement, le coût moyen des batteries ne descend pas en dessous de 100 dollars par kilowattheure, un seuil visé par les fabricants. De plus, les consommateurs exigent avant tout une autonomie satisfaisante et une recharge rapide. Malheureusement, les avancées dans ces domaines sont moins nettes que pour la durée de vie des batteries. “Cela s’explique par les caractéristiques intrinsèques des batteries au lithium-ion. Il faut choisir entre la puissance et la recharge rapide ou l’autonomie. Il est difficile de trouver un compromis”, explique Sébastien Patoux, responsable du service des technologies de batterie au CEA-Liten.
De nouveaux types de batteries sont également en cours de développement, mais ils nécessitent encore des compromis. Les batteries utilisant du sodium-ion, par exemple, présentent une vitesse de chargement intéressante pour les voitures hybrides, mais ne sont pas encore adaptées pour une utilisation dans des véhicules entièrement électriques. Quant aux batteries tout solide, souvent présentées comme la solution miracle, elles rencontrent des problèmes de dendrites (des dépôts pouvant provoquer des courts-circuits) lorsqu’elles utilisent du lithium métal.
Conclusion
Le secteur des batteries pour voitures électriques évolue constamment et de nouvelles avancées technologiques sont attendues. Il est donc possible qu’une rupture technologique puisse répondre à toutes les exigences d’autonomie, de charge rapide et de durabilité d’ici 2030, voire plus tôt. Elon Musk, le célèbre PDG de Tesla, a déjà annoncé une avancée majeure prévue pour septembre. En attendant, les chercheurs continueront de travailler sur de nouvelles solutions pour rendre les batteries des voitures électriques plus performantes et accessibles à tous.
