Batteries de voitures électriques : les 5 innovations du futur

Batteries solides : la promesse d’une révolution

Comment ça marche ?
Au lieu d’un électrolyte liquide, les batteries à l’état solide utilisent un matériau solide, généralement un polymère ou une céramique. Ce changement permet d’améliorer considérablement la densité d’énergie, la sécurité et la durée de vie des batteries.

Quels sont les avantages ?

• Jusqu’à 3 fois plus d’autonomie qu’une batterie lithium-ion classique, pour des trajets longue distance sans stress.
• Recharge complète en quelques minutes, contre plusieurs heures pour les batteries lithium-ion.
• Risque d’incendie considérablement réduit, pour une conduite sereine.
• Plus de cycles de charge possibles, pour une batterie plus durable et économique.

Quand peut-on espérer les voir sur le marché ?
L’arrivée des batteries à l’état solide sur le marché est attendue d’ici 2025. De nombreux acteurs majeurs de l’industrie, comme ProLogium et Nissan, investissent massivement dans cette technologie prometteuse. ProLogium, en partenariat avec Mercedes, a présenté ses batteries solides en 2023. Elles sont, depuis, testées par des constructeurs automobiles, avec une production prévue pour 2028​. De même, Nissan a lancé un site pilote de fabrication de batteries solides à Yokohama en 2024, avec l’objectif de commencer la production en 2028​.

Batteries sodium-ion : l’alternative durable et économique

Et si les batteries de demain étaient plus écologiques et moins chères ? Les batteries sodium-ion, basées sur le sodium abondant et peu coûteux, se présentent comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion.

Comment ça marche ?
Les batteries sodium-ion utilisent le sodium comme élément clé à la place du lithium. Ce changement permet de réduire considérablement le coût des batteries.

Quels sont les avantages ?

• Coût réduit : prix des batteries potentiellement divisé par deux, pour une électromobilité plus accessible.
• Durabilité accrue : fonctionnement optimal dans des températures extrêmes, pour une utilisation dans toutes les conditions.
• Recharge rapide : temps de recharge similaires aux batteries à l’état solide, pour une expérience de conduite pratique.
• Respect de l’environnement : production moins polluante que les batteries lithium-ion, pour une mobilité plus durable.

Quand peut-on espérer les voir sur le marché ?

Les batteries sodium-ion pour voitures électriques sont en phase d’introduction sur le marché. En 2024, plusieurs entreprises, notamment en Chine, ont commencé à commercialiser des véhicules équipés de ces batteries. La JAC Yiwei EV, par exemple, est la première voiture de série à utiliser cette technologie.  La technologie des batteries sodium-ion est encore en développement, mais elle suscite un intérêt croissant. Si les défis techniques sont surmontés, elle pourrait devenir une alternative économique et écologique majeure aux batteries lithium-ion dans les années à venir. En France, la start-up Tiamat, soutenue par Stellantis, travaille également sur cette technologie et prévoit de lancer des applications pour véhicules électriques à l’avenir.

Batteries lithium-soufre : vers des performances décuplées

Imaginez des voitures électriques capables de parcourir 1000 km avec une seule charge ! Les batteries lithium-soufre, grâce à leur densité d’énergie exceptionnelle, promettent de révolutionner l’autonomie des véhicules électriques.

Comment ça marche ? Les batteries lithium-soufre exploitent le potentiel du soufre, un élément abondant et peu coûteux, comme électrode positive. Cette technologie offre une densité d’énergie théorique 5 fois supérieure à celle des batteries lithium-ion.

Quels sont les avantages ?
- Autonomie révolutionnaire : jusqu’à 1000 km d’autonomie avec une seule charge, pour des trajets longue distance sans contrainte.
- Poids réduit : grâce à la légèreté du soufre, les batteries lithium-soufre pourraient permettre la conception de véhicules électriques plus légers et plus maniables.
- Coût compétitif : l’utilisation de matériaux abondants et peu coûteux pourrait réduire le prix des batteries.

Quand peut-on espérer les voir sur le marché ?
Malgré leurs avantages considérables, les batteries lithium-soufre présentent des défis techniques importants. L’un des principaux obstacles est la dégradation de l’électrode en soufre au fil des cycles de charge-décharge, qui limite la durée de vie de la batterie. Cependant, des recherches actives sont en cours pour surmonter ces freins. Des scientifiques travaillent sur la modification de la structure du soufre et la conception d’architectures innovantes pour les électrodes afin d’améliorer la stabilité et la durée de vie de ces batteries.

Si les défis technologiques sont résolus, les batteries lithium-soufre pourraient devenir une option viable pour les véhicules électriques à longue portée et contribuer à une adoption plus large de l’électromobilité. Elles pourraient faire leur apparition sur le marché autour de 2025-2026. Des entreprises comme Lyten travaillent activement sur cette technologie et prévoient de commencer la production et la disponibilité commerciale de leurs batteries Li-S, appelées LytCell EV, dans cette période.

Batteries à flux : une recharge en continu pour une mobilité sans limites

Envie de dire adieu aux longues heures de recharge ? Les batteries à flux, avec leur système unique de stockage d’énergie liquide, pourraient bien changer la donne.

Comment ça marche ?

Les batteries à flux fonctionnent sur un principe unique de stockage d’énergie liquide. Elles sont constituées de deux réservoirs contenant des solutions électrolytes liquides distinctes. Pendant la décharge, ces solutions circulent dans une cellule électrochimique, produisant de l’électricité. Le concept présente des avantages révolutionnaires :

• Recharge en continu : contrairement aux batteries conventionnelles, les batteries à flux peuvent être rechargées en roulant. En remplaçant simplement l’électrolyte déchargé par un électrolyte chargé, le véhicule électrique peut théoriquement rouler en permanence. Imaginez ne plus avoir d’arrêts forcés pour la recharge : une liberté de mouvement inédite !
• Flexibilité de conception : la capacité de stockage d’énergie des batteries à flux est modulable en fonction de la taille des réservoirs. Cela permet d’adapter l’autonomie du véhicule aux besoins spécifiques de l’utilisateur. Vous roulez principalement en ville ? Optez pour des réservoirs plus compacts. Vous effectuez régulièrement de longs trajets ? Des réservoirs plus volumineux vous offriront une plus grande autonomie
• Durabilité exceptionnelle : les électrolytes liquides ne subissent pas de dégradation significative au fil des cycles de charge-décharge, ce qui confère aux batteries à flux une durée de vie potentiellement illimitée. Dites adieu aux remplacements fréquents de batteries !
• Respect de l’environnement : les électrolytes utilisés peuvent être non toxiques et recyclables, contribuant à une mobilité plus durable.

Quand peut-on espérer les voir sur le marché ?

Bien que les batteries à flux possèdent un grand potentiel pour le stockage d’énergie, leur utilisation dans les véhicules électriques est encore en phase expérimentale. Les défis principaux concernent la taille et le poids des réservoirs, qui doivent être optimisés pour une intégration efficace dans les véhicules électriques. Cependant, le potentiel de cette technologie est immense pour les applications à longue distance et les flottes de véhicules professionnels. Des entreprises comme Redox Flow Batteries et Stor énergétique investissent massivement dans la recherche et le développement de batteries à flux performantes.

Batteries en aluminium-air : une source d’énergie propre et inépuisable

Et si les batteries de demain étaient propres et facilement rechargeables ? Les batteries en aluminium-air constituent une approche radicalement différente du stockage d’énergie.

Comment ça marche ?

Les batteries en aluminium-air utilisent l’oxydation de l’aluminium métallique pour produire de l’électricité. L’aluminium étant un élément abondant et peu coûteux, cette technologie présente des avantages majeurs :

• Énergie propre : le fonctionnement repose sur l’air et sur l’aluminium, des ressources abondantes et facilement disponibles, ce qui permet une production d’énergie électrique propre et respectueuse de l’environnement.
• Production d’hydrogène : l’oxydation de l’aluminium produit de l’hydroxyde d’aluminium, qui peut être transformé en hydrogène. Cet hydrogène peut être utilisé comme carburant pour les piles à combustible, offrant une source d’énergie décarbonée supplémentaire.
• Densité d’énergie théorique élevée : les batteries en aluminium-air possèdent une densité d’énergie théorique supérieure aux autres technologies de batteries, offrant un potentiel d’autonomie accrue pour les véhicules électriques.

Quand peut-on espérer les voir sur le marché ?

La technologie des batteries en aluminium-air est encore à un stade de développement précoce, et son arrivée sur le marché grand public n’est pas attendue avant 2030 au mieux. De nombreux défis techniques doivent encore être surmontés, tels que la gestion de l’électrolyte et la mise au point de solutions de recharge efficaces. Néanmoins, les investissements dans la recherche et le développement s’accélèrent, portés par l’immense potentiel de cette technologie pour une mobilité durable. Des entreprises pionnières comme Phinergy et Aluminium Corporation mènent des recherches actives pour commercialiser des batteries en aluminium-air performantes et économiques.