Les batteries à semi-conducteurs pour voitures entrent désormais en production : 381 Wh/kg et une autonomie de plus de 1 200 km
Les batteries à semi-conducteurs pour automobiles commencent à devenir une réalité industrielle. ProLogium a annoncé le lancement de la production en série de sa nouvelle batterie lithium-céramique de 3,5e génération à Taïwan, une avancée qui rapproche de la commercialisation l'une des technologies les plus attendues pour la prochaine génération de voitures électriques.
D'après des tests réalisés par des organismes indépendants, la nouvelle cellule atteint une densité énergétique de 381 Wh/kg et de 903 Wh/L. Ces chiffres démontrent le potentiel des batteries à l'état solide pour accroître l'autonomie des véhicules électriques sans augmenter proportionnellement la taille et le poids de la batterie.
Qu’est-ce qui change avec une batterie à semi-conducteurs ?
Les batteries classiques des voitures électriques utilisent un électrolyte liquide pour permettre aux ions de se déplacer entre les électrodes. Dans les batteries à l'état solide, cet électrolyte est remplacé par un matériau solide.
Cette modification pourrait permettre une plus grande densité énergétique, c'est-à-dire stocker plus d'énergie dans un espace et un poids donnés.
Pour une voiture électrique, cela a des conséquences directes. Une batterie à plus haute densité énergétique pourrait augmenter considérablement l'autonomie sans alourdir le véhicule. L'alternative serait de maintenir une autonomie similaire avec une batterie plus petite et plus légère.
Cette technologie promet également des améliorations en matière de sécurité, bien que ces avantages doivent encore être démontrés dans des conditions réelles de production et d'utilisation à grande échelle.
381 Wh/kg et une batterie certifiée
La nouvelle cellule ProLogium a une capacité de 185,4 Ah. TÜV Rheinland a validé sa densité énergétique de 381 Wh/kg, tandis que UL Solutions a soumis la batterie à un test spécifique pour vérifier sa classification en tant que batterie entièrement à l'état solide.
Lors du test, la cellule est restée sous vide pendant six heures à une température de 120 degrés. La perte de masse était inférieure à 0,05 %, soit en dessous de la limite de 0,5 % établie par la méthodologie utilisée pour déterminer l'absence de solvants liquides volatils.
La batterie utilise l'architecture de cellule Logithium de ProLogium, basée sur un séparateur en céramique et une structure périmétrique scellée.
Plus de 1 200 kilomètres au volant d'une Mercedes EQS
L'un des éléments qui nous permet le mieux de comprendre le potentiel de cette technologie est celui obtenu lors des tests réalisés en collaboration avec Mercedes-Benz.
ProLogium et Mercedes collaborent depuis plusieurs années au développement de batteries de nouvelle génération et ont déjà testé cette technologie sur des véhicules réels. Lors d'un de ces tests, une Mercedes EQS équipée d'une batterie ProLogium a atteint une autonomie de plus de 1 200 kilomètres avec une seule charge.
Cela ne signifie pas que les futures voitures électriques offriront automatiquement une autonomie supérieure à 1 000 kilomètres. Ce résultat est lié à une configuration spécifique et à des conditions de test particulières. Il illustre toutefois le potentiel d'augmentation de la densité énergétique grâce à l'intégration d'une nouvelle architecture de batterie dans un véhicule conçu pour l'utiliser.
Le principal problème demeure la fabrication de millions de batteries.
Le lancement de la production en série est une étape importante, mais les batteries à semi-conducteurs sont encore loin de remplacer les batteries conventionnelles dans les voitures électriques produites en grande série.
Le principal défi ne consiste plus seulement à atteindre une densité énergétique élevée. Les fabricants doivent démontrer leur capacité à produire les cellules en masse, à maintenir une qualité constante, à garantir leur durabilité et à réduire les coûts à un niveau compétitif.
L'usine de ProLogium à Taoyuan a une capacité initiale d'environ 0,5 GWh par an, et des plans d'expansion sont prévus. L'entreprise construit également une nouvelle usine à Dunkerque, en France, conçue pour produire initialement 4 GWh et avec une capacité de conception pouvant atteindre 44 GWh.
La différence par rapport à l'industrie actuelle reste énorme : les batteries lithium-ion sont fabriquées depuis des années à l'échelle de dizaines ou de centaines de gigawattheures.
La physique du solide commence à quitter le laboratoire.
La véritable signification de l’annonce de ProLogium se situe donc au-delà de 381 Wh/kg.
La technologie commence à franchir la transition entre le prototype et la solution industrielle. ProLogium affirme que sa plateforme de batteries lithium-céramique bénéficie déjà de plus d'une décennie de développement et de plus de 2,4 millions de cellules fournies pour diverses applications.
La prochaine étape consistera à tester si les batteries à semi-conducteurs peuvent conserver leurs avantages lorsqu'elles sont produites en grande quantité et intégrées dans des voitures électriques destinées au grand public.
Si elles réussissent, la prochaine génération de véhicules électriques pourrait offrir ce qui reste l'un de leurs principaux défis aujourd'hui : une autonomie bien supérieure sans avoir à transporter des batteries toujours plus grandes et plus lourdes.
