#1 Les batteries tout-solide sont une révolution pour le stockage d’électricité
Partiellement vrai : Elles intéressent les scientifiques et industriels depuis des décennies
La découverte du phénomène de conducteur ionique dans les solides remonte à Michael Faraday au XIXème siècle. Dans les années 1980, des scientifiques français et américains ont mis au point les premières batteries tout-solide en couches minces, mais l’intérêt est retombé, car le marché ne suivait pas, de plus, il existait une impossibilité de passer à des couches épaisses sans affecter les performances en raison du manque de conducteurs ioniques. En 2011, un brevet déposé par des scientifiques japonais portant sur un nouveau type conducteur ionique tout-solide relance fortement le domaine1. Cela a entrainé une explosion des recherches et de l’intérêt des industriels, notamment Toyota. Aujourd’hui, tous les laboratoires de recherche dans le monde travaillent sur le sujet.
Faux : Certains avantages théoriques ne sont pas éprouvés dans la réalité
Les batteries tout-solide fonctionnent de façon analogue aux classiques batteries lithium-ion. Seulement, leurs différences proviennent de l’électrolyte liquide des batteries Li-ion, qui est remplacé par un électrolyte inorganique solide, aussi, le graphite de l’anode est remplacé par du lithium métallique. Ces batteries ont généré beaucoup d’enthousiasme en raison de deux avantages : une sécurité accrue en l’absence d’électrolyte liquide inflammable et des performances accrues en densité d’énergie. En effet, en théorie, elles ne sont pas concernées par le problème des dendrites, ces dépôts métalliques qui dégradent les batteries.
Cependant, la pratique révèle que le problème des dendrites est toujours présent. De plus, lors de la fabrication et de la recharge, il est nécessaire d’imposer des pressions importantes pour assurer un très bon contact entre les différences pièces de la batterie. Enfin, l’aspect sécuritaire est décevant, car elles ne surpassent pas franchement les batteries Li-ion.
#2 Les batteries tout-solide sont prêtes à être commercialisées
Partiellement vrai : Des batteries hybrides sont déjà commercialisées
L’impatience des industriels a poussé au développement d’une technologie alternative : les batteries hybrides. En pratique, une partie de l’électrolyte solide est remplacée par un liquide, un gel ionique ou un peu de polymère. Par exemple, la société Prologium commercialise des batteries hybrides solide/gel, fabriquées dans une gigafactory à Taïwan. Les batteries hybrides à électrolyte quasi solide sont une autre voie explorée depuis deux décennies, et la société Welion les commercialise déjà. Les batteries hybrides présentent l’avantage d’être produites avec les mêmes procédés de fabrication que les batteries Li-ion. En contrepartie, leur sécurité et leur performance sont réduites par rapport aux batteries tout-solide.
Faux : Aucune batterie tout-solide n’est commercialisée
Il n’existe aucune batterie tout-solide sur le marché aujourd’hui. Plusieurs compagnies y travaillent, mais leur réussite dépend du degré d’hybridation : plus la batterie se rapproche du tout solide, plus la commercialisation se fera attendre.
De nombreuses pistes sont explorées pour atteindre cet objectif : de nouveaux matériaux plus ductiles pour l’anode, nécessitant une pression moindre que le lithium métallique ; de meilleurs conducteurs ioniques ; des batteries sans anode, etc.
#3 Une fois la technologie tout-solide arrivée à maturité, les batteries Li-ion vont disparaitre
Faux : Les procédés de fabrication sont trop coûteux pour détrôner le Li-ion
Il est impossible que les batteries Li-ion disparaissent avec l’arrivée du tout-solide. La technologie à ions Li comme sa précédente la technologie au plomb sera là pour des décennies, voire des siècles. Pour certains usages comme les batteries stationnaires, le tout-solide ne présente aucun intérêt.
Le frein principal à la commercialisation des batteries tout-solide est leur fabrication. La nécessité d’appliquer une pression importante représente un coût économique élevé. Bien sûr, il existe déjà des procédés de fabrication intégrant une phase de compression, comme les piles à combustible, mais la ligne de production n’a rien à voir avec les batteries. Fabriquer des batteries tout-solide dans les usines actuelles de batterie nécessiterait de changer complètement les lignes de production. On est très loin de l’échelle de la gigafactory…
Incertain : Lorsque leur coût sera inférieur au Li-ion, l’automobile pourrait se tourner vers le tout-solide
Pour certains usages, on peut se poser la question de la fin des batteries Li-ion. Les performances théoriques des batteries tout-solide montrent une plus grande puissance et une plus grande densité d’énergie à moindre volume. Cela intéresse beaucoup les industriels de l’automobile ou des drones. Mais il reste très difficile de faire des batteries moins chères que le Li-ion aujourd’hui. Les batteries tout-solide ne vont pas détrôner les batteries Li-ion avant au moins deux décennies, il faut que leur coût passe sous celui des batteries Li-ion. Si les recherches étaient mutualisées à l’échelle internationale, on gagnerait beaucoup de temps sur ces développements.
