{"id":20353,"date":"2025-02-09T12:00:00","date_gmt":"2025-02-09T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/burundi\/politique\/batteries-la-revolution-a-venir-du-tout-solide"},"modified":"2025-02-09T12:00:00","modified_gmt":"2025-02-09T12:00:00","slug":"batteries-la-revolution-a-venir-du-tout-solide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/burundi\/toutes-les-actualites\/batteries-la-revolution-a-venir-du-tout-solide","title":{"rendered":"Batteries : la R\u00e9volution \u00e0 Venir du \u00ab Tout-Solide \u00bb"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Burundi. <\/strong><\/span>Les visiteurs de\u0301ambulant au Mondial de l\u2019auto pouvaient se demander s\u2019ils ne s\u2019e\u0301taient pas trompe\u0301s de salon, parvenus par me\u0301garde dans celui de la batterie. Dans les vastes pavillons de la porte de Versailles, des stands faisaient la promotion enthousiaste de batteries lithium-ion \u00ab semi-solides \u00bb, en attendant les mode\u0300les \u00ab tout-solide \u00bb. Des batteries dote\u0301es d\u2019e\u0301lectrodes \u00ab nickel-mangane\u0300se-cobalt \u00bb, \u00ab lithium-fer-phosphate \u00bb… Une ve\u0301ritable ode a\u0300 la classification pe\u0301riodique. C\u2019est a\u0300 se demander s\u2019il ne faudra pas demain un diplo\u0302me d\u2019inge\u0301nieur chimiste pour choisir sa voiture.<\/p>\n

Co\u0302te\u0301 ventes en revanche, ce n\u2019est pas la me\u0302me effervescence. En novembre 2024, celle de ve\u0301hicules neufs pour particuliers et utilitaires entie\u0300rement e\u0301lectriques e\u0301tait en baisse de 26,5 % par rapport a\u0300 novembre 2023 (Source Avere-France). \u00ab Aujourd\u2019hui, la filie\u0300re automobile a clairement le moral dans les chaussettes, confirme sans de\u0301tour Nicolas Le Bigot, directeur technique et environnement de la Plateforme automobile (PFA), qui fe\u0301de\u0300re les acteurs du secteur. L\u2019arre\u0302t des aides a\u0300 l\u2019achat des ve\u0301hicules e\u0301lectriques en Allemagne fin 2023 a entrai\u0302ne\u0301 une brutale chute des ventes. En France, les aides sont divise\u0301es par deux en 2025, avec les me\u0302mes conse\u0301quences. Sans subvention, les ve\u0301hicules e\u0301lectriques resteront beaucoup plus chers que les thermiques. Or, la batterie, c\u2019est 40 % du prix de la voiture… \u00bb<\/p>\n

Avec un tel poids, la batterie est une des cle\u0301s pour sauver la filie\u0300re. Une technologie est re\u0301gulie\u0300rement mise en avant pour y parvenir: le \u00ab tout-solide \u00bb. Elle promet des batteries plus su\u0302res, plus rapides a\u0300 recharger, et dote\u0301es d\u2019une plus grande autonomie: \u00ab jusqu\u2019a\u0300 1200 kilome\u0300tres, pour une recharge de 10 minutes \u00ab , claironne Toyota, qui e\u0301voque l\u2019horizon 2027 pour une premie\u0300re de\u0301monstration. Stellantis (Citroe\u0308n, Peugeot, Fiat…) annonce une flotte de ve\u0301hicules pour 2026, e\u0301galement de de\u0301monstration. Plus prudent, le ge\u0301ant chinois BYD parle de 2029.<\/p>\n

Une prudence que partage Se\u0301bastien Patoux, chef du service des technologies batteries au Commissariat a\u0300 l\u2019e\u0301nergie atomique et aux e\u0301nergies alternatives (CEA): \u00ab Il est beaucoup question de cette technologie, mais rappelons que les batteries \u2018tout-solide\u2019 n\u2019existent pas encore. Nous n\u2019en sommes qu\u2019aux prototypes. Il faut donc se me\u0301fier des performances qu\u2019on leur pre\u0302te. Elles de\u0301pendront du choix des mate\u0301riaux utilise\u0301s pour fabriquer ses diffe\u0301rents e\u0301le\u0301ments. \u00bb<\/p>\n

Quels e\u0301le\u0301ments ? Ils n\u2019ont pas change\u0301 depuis le 19e sie\u0300cle: une cathode, une anode et un e\u0301lectrolyte. A\u0300 eux trois, ils composent une cellule. Et plusieurs cellules relie\u0301es entre elles constituent une batterie. Lors de la de\u0301charge, les ions quittent l\u2019anode pour la cathode a\u0300 travers l\u2019e\u0301lectrolyte, ce qui ge\u0301ne\u0300re en me\u0302me temps un courant e\u0301lectrique a\u0300 l\u2019exte\u0301rieur. Le proce\u0301de\u0301 est re\u0301versible, ce qui permet de recharger la batterie.<\/p>\n

Lors de la de\u0301charge, dans la technologie lithium-ion, les e\u0301lectrons passent de l\u2019anode a\u0300 la cathode par un circuit externe. Les ions de lithium quittent l\u2019anode pour la cathode, attire\u0301s par les charges ne\u0301gatives des e\u0301lectrons et circulent a\u0300 travers un e\u0301lectrolyte liquide. Dans le cas \u00ab tout solide \u00bb, l\u2019anode est en lithium me\u0301tallique. L\u2019e\u0301lectrolyte liquide est remplace\u0301 par une ce\u0301ramique laissant passer les ions lithium de l\u2019anode vers la cathode. Les batteries \u00ab tout solide \u00bb, plus compactes, permettent de stocker davantage d\u2019e\u0301nergie dans des conditions plus su\u0302res notamment face au risque d\u2019embrasement. Cre\u0301dit: BRUNO BOURGEOIS<\/p>\n

Les progre\u0300s des lithium-ion ont atteint leur plafond<\/b><\/p>\n

Depuis les anne\u0301es 1990, la technologie lithium-ion re\u0300gne en mai\u0302tre. L\u2019utilisation de mate\u0301riaux en feuillets de\u0301rive\u0301s de LiCoO2 (dioxyde de cobalt et de lithium), puis d\u2019une combinaison de cobalt, nickel et mangane\u0300se (NMC), pour fabriquer des cathodes, a permis un bond notable des capacite\u0301s de ces batteries en vingt-cinq ans, en augmentant la quantite\u0301 de charges e\u0301lectriques \u2013 des ions lithium (Li+) \u2013 disponibles. Ce progre\u0300s se mesure notamment en Wh\/kg, qui repre\u0301sente la quantite\u0301 d\u2019e\u0301nergie (wattheure) que peut fournir un kilogramme de batterie. \u00ab Nous sommes passe\u0301s de 90 Wh\/kg en 1990 [pour la premie\u0300re ge\u0301ne\u0301ration de lithium-ion] a\u0300 250 Wh\/kg aujourd\u2019hui en moyenne, et 300 pour les meilleures. On montera peut-e\u0302tre jusqu\u2019a\u0300 400, mais nous ne sommes pas loin du plafond \u00ab , de\u0301taille Se\u0301bastien Patoux.<\/p>\n

En effet, si les batteries lithium-ion progressent encore un peu, c\u2019est surtout parce que l\u2019on ame\u0301liore tout ce qu\u2019il y a autour: la finesse des collecteurs qui permettent de re\u0301colter le courant aux bornes, la compacite\u0301 des cellules afin qu\u2019elles prennent moins de place et, surtout, l\u2019e\u0301lectronique qui permet de ge\u0301rer leur fonctionnement et prolonger leur dure\u0301e de vie… Mais si l\u2019on veut aller au-dela\u0300, il faut s\u2019attaquer a\u0300 l\u2019anode, actuellement en graphite, et qui, contrairement a\u0300 la cathode, a peu e\u0301volue\u0301 depuis les anne\u0301es 1990.<\/p>\n

Il faut dire que le graphite est bon marche\u0301, facile a\u0300 travailler, bon conducteur d\u2019e\u0301lectrons, et il permet de stocker efficacement les ions lithium dans ses pores, a\u0300 la manie\u0300re d\u2019une e\u0301ponge. L\u2019alternative envisage\u0301e est une anode entie\u0300rement en lithium, de\u0301livrant plus d\u2019ions Li+. Mais l\u2019inconve\u0301nient de cette technique est d\u2019engendrer des filaments me\u0301talliques (dendrites) qui se forment sur l\u2019anode, se propagent dans l\u2019e\u0301lectrolyte jusqu\u2019a\u0300 atteindre la cathode et provoquer un court-circuit, avec un risque d\u2019incendie.<\/p>\n

\u00ab D\u2019ou\u0300 l\u2019ide\u0301e d\u2019utiliser un e\u0301lectrolyte solide, reprend Se\u0301bastien Patoux. Avec d\u2019un co\u0302te\u0301 une anode en lithium, de l\u2019autre une cathode NMC et entre les deux l\u2019e\u0301lectrolyte solide, une barrie\u0300re infranchissable qui permet de se\u0301curiser la cellule. Sur le papier, on peut espe\u0301rer atteindre les 450 Wh\/kg. \u00bb La mise au point de ce rempart contre les dendrites est complexe, car bien que solide, il doit e\u0302tre malgre\u0301 tout conducteur des ions lithium. \u00ab Avec une matrice tout solide, c\u2019est effectivement tre\u0300s difficile de faire circuler des ions lithium, acquiesce Se\u0301bastien Patoux. C\u2019est pour cela qu\u2019on va ajouter un peu de liquide, ou de gel. D\u2019ou\u0300 les termes de batterie \u2018semi-solide\u2019 que l\u2019on voit e\u0301merger. Mais qu\u2019importe que l\u2019on soit sur du tout-solide ou du semi. La cle\u0301 des batteries de nouvelle ge\u0301ne\u0301ration, c\u2019est la possibilite\u0301 d\u2019utiliser une anode en lithium-me\u0301tal en toute se\u0301curite\u0301. \u00bb<\/p>\n

La batterie a\u0300 la franc\u0327aise de\u0301marre<\/b><\/p>\n

Bonne nouvelle: le fabricant franco-allemand de batteries ACC (Automotive Cells Company) obtenait mi-de\u0301cembre un pre\u0302t de 850 millions d\u2019euros pour de\u0301velopper sa production en France. Ses deux coactionnaires (avec TotalEnergies) Stellantis et Mercedes ont apporte\u0301 leur garantie. Symbole de l\u2019Airbus des batteries cense\u0301 concurrencer le monopole asiatique, ACC reste toutefois un lilliputien.<\/p>\n

Il vient de de\u0301marrer la production en petite se\u0301rie de batteries a\u0300 Douvrin (Pas-de-Calais). Mais la fabrication de l\u2019anne\u0301e 2024 n\u2019e\u0301quipe que 2000 a\u0300 2500 ve\u0301hicules de marque Opel et Peugeot a\u0300 peine. En 2030, le site tricolore pourrait arriver a\u0300 40 gigawattheures de capacite\u0301. Mais a\u0300 peine ACC vient-il de commencer ses batteries classiques dites NMC (nickel-mangane\u0300se-cobalt) que ses deux actionnaires re\u0301clament des batteries LFP (lithium-fer-phosphate), moins che\u0300res. ACC en e\u0301tudie la faisabilite\u0301. En attendant, il a gele\u0301 la construction de deux \u00ab gigafactories \u00bb (me\u0301ga-usines) supple\u0301mentaires en Allemagne et en Italie.<\/p>\n

Le de\u0301licat passage de la paillasse a\u0300 la chai\u0302ne de montage<\/b><\/p>\n

La recherche se concentre sur trois familles de solides: les oxydes, les verres soufre\u0301s et les polyme\u0300res. Le CEA travaille depuis plus de quinze ans sur les polyme\u0300res, et depuis 2015 sur les verres soufre\u0301s. \u00ab Les difficulte\u0301s a\u0300 re\u0301soudre sont de tous ordres , constate Se\u0301bastien Patoux. Par exemple, quelle ge\u0301ome\u0301trie doit-on donner aux cellules ? Les cellules lithium-ion sont forme\u0301es de feuilles enroule\u0301es sur elles-me\u0302mes, \u2018spirale\u0301es\u2019. Impossible a\u0300 re\u0301aliser avec des mate\u0301riaux rigides. Pour le tout-solide, on s\u2019oriente davantage vers une cellule compose\u0301e de feuilles superpose\u0301es: une feuille anode, une feuille e\u0301lectrolyte, une feuille cathode. \u00bb<\/p>\n

\u00ab Non seulement la technologie tout-solide est a\u0300 inventer, mais il faudra en plus qu\u2019elle soit reproductible par les fabricants \u00ab , comple\u0300te Ste\u0301phane Levasseur, en charge de l\u2019innovation des mate\u0301riaux de batterie chez Umicore, un des leaders mondiaux des mate\u0301riaux avance\u0301s, spe\u0301cialise\u0301 notamment dans les batteries rechargeables. L\u2019entreprise est a\u0300 l\u2019intersection de la recherche et des applications, collaborant a\u0300 la fois avec le CEA et les constructeurs automobiles. Or, le passage de la paillasse a\u0300 la chai\u0302ne de montage promet d\u2019e\u0302tre de\u0301licat.<\/p>\n

Car les me\u0301thodes mises en jeu pour fabriquer des batteries de\u0301coulent d\u2019une chimie complexe, loin des travaux pratiques de physique d\u2019antan ou\u0300 l\u2019on plongeait des barreaux de cuivre et de zinc dans un e\u0301lectrolyte. \u00ab Par exemple, pour faire une e\u0301lectrode, il faut un mate\u0301riau actif qui libe\u0300re ou stocke les ions lithium, un liant (un polyme\u0300re) qui permet d\u2019accrocher le mate\u0301riau actif au collecteur de courant, et du noir de carbone qui agit comme un conducteur e\u0301lectronique, de\u0301taille Ste\u0301phane Levasseur. Tous ces ingre\u0301dients sont me\u0301lange\u0301s pour former une encre, qui est ensuite de\u0301pose\u0301e sur une feuille d\u2019aluminium puis se\u0301che\u0301e. \u00bb<\/p>\n

Avec les batteries tout-solide, la difficulte\u0301 consiste notamment a\u0300 optimiser la surface de contact entre le mate\u0301riau actif dans l\u2019e\u0301lectrode et l\u2019e\u0301lectrolyte, afin de pouvoir faire voyager les ions lithium plus efficacement dans la batterie. \u00ab Actuellement, vous plongez votre e\u0301lectrode dans l\u2019e\u0301lectrolyte liquide et celui-ci se re\u0301pand partout, donc le proble\u0300me de la surface de contact ne se pose pas, explique le spe\u0301cialiste. C\u0327a ne marchera pas comme c\u0327a avec un e\u0301lectrolyte solide. Or, l\u2019interface entre l\u2019e\u0301lectrode et l\u2019e\u0301lectrolyte est cruciale pour de bonnes performances. La recherche se concentre donc sur cet aspect, et nous devrons trouver des solutions compatibles avec une production de masse. \u00bb<\/p>\n

Si cela constitue toujours un verrou technologique a\u0300 lever, l\u2019obstacle ne fait pas reculer Umicore, dont le centre de recherche comporte 80 chercheurs de\u0301volus aux batteries tout-solide. L\u2019entreprise envisage une phase de test de\u0300s 2027-2029, \u00ab sur une flotte limite\u0301e de ve\u0301hicules, afin de valider le concept, avant une production a\u0300 grande e\u0301chelle vers 2032-2035 \u00ab , selon Ste\u0301phane Levasseur.<\/p>\n

L\u2019essor des batteries LFP, peu che\u0300res, pour relancer les ventes<\/b><\/p>\n

Il reste que me\u0302me si la batterie tout-solide tient ses promesses, elle demeurera pour longtemps un e\u0301quipement de luxe. Cela convaincra peut-e\u0302tre les plus aise\u0301s de passer a\u0300 l\u2019e\u0301lectrique, mais quid de la majorite\u0301 des usagers qui ne souhaitent pas, ou ne peuvent pas, investir 45.000 euros dans une voiture. Pour Se\u0301bastien Patoux, il importe donc de ne pas se focaliser sur une technologie, mais d\u2019en envisager d\u2019autres, moins cou\u0302teuses.<\/p>\n

\u00ab L\u2019une d\u2019entre elles, qui se de\u0301veloppe rapidement depuis deux ans, consiste a\u0300 remplacer les cathodes NMC par des LFP [lithium-fer-phosphate] ou LMFP [lithium-fer-mangane\u0300se-phosphate]. Le LFP a e\u0301te\u0301 de\u0301couvert aux E\u0301tats-Unis en 1996, puis abandonne\u0301 car ses performances e\u0301taient trop de\u0301cevantes. La Chine a re\u0301cupe\u0301re\u0301 le concept en 2015 et l\u2019a ame\u0301liore\u0301 a\u0300 tel point qu\u2019aujourd\u2019hui, il fait presque jeu e\u0301gal avec le NMC. Et il cou\u0302te moins cher. \u00bb<\/p>\n

En septembre 2024, une batterie LFP revenait a\u0300 59 dollars par kilowattheure (kWh), en baisse constante entretenue par une surproduction chinoise, contre 68,90 dollars pour les NMC, un prix bien plus volatil car lie\u0301 aux cours du cobalt et du nickel, qui peuvent s\u2019envoler facilement. Les fabricants chinois, BYD en te\u0302te, les utilisent de\u0301ja\u0300 largement. Tesla en e\u0301quipe ses mode\u0300les d\u2019entre\u0301e de gamme. Stellantis se lance e\u0301galement. \u00ab Le de\u0301veloppement de batteries moins che\u0300res mais moins performantes [comme les batteries LFP] semble e\u0302tre une piste a\u0300 court et moyen termes pour diffuser davantage la voiture e\u0301lectrique, en attendant l\u2019arrive\u0301e de technologies plus avance\u0301es comme les batteries tout-solide \u00ab , confirme Nicolas Le Bigot, qui estime malgre\u0301 tout que les aides a\u0300 l\u2019achat demeurent indispensables…<\/p>\n

Peu de terres rares, mais beaucoup de lithium<\/b><\/p>\n

La voiture e\u0301lectrique contient quelques terres rares (qui ne sont pas des \u00ab terres \u00bb mais des me\u0301taux, et ne sont pas rares), comme le ne\u0301odyme ou le dysprosium. On les retrouve, mais pas syste\u0301matiquement, dans les aimants permanents des moteurs e\u0301lectriques, ou\u0300 ils ame\u0301liorent l\u2019efficacite\u0301 et re\u0301duisent la taille des moteurs. Mais, contrairement a\u0300 une ide\u0301e rec\u0327ue, les batteries n\u2019en contiennent plus depuis l\u2019ave\u0300nement de la technologie lithium-ion.<\/p>\n

\u00ab Il faut de 6,5 a\u0300 8 kg de lithium me\u0301tal pour une berline moyenne \u00bb , estime Ste\u0301phane Levasseur, en charge de l\u2019innovation des mate\u0301riaux de batterie chez Umicore. Les grands producteurs sont l\u2019Australie, l\u2019Argentine, la Bolivie, le Chili et la Chine. L\u2019Europe dispose de plusieurs gisements prometteurs (Portugal, Re\u0301publique tche\u0300que, France…), mais elle importe encore l\u2019essentiel de son lithium, dont l\u2019extraction peut engendrer des pollutions des sols et des eaux significatives.<\/p>\n

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Africa-Press – Burundi. Les visiteurs de\u0301ambulant au Mondial de l\u2019auto pouvaient se demander s\u2019ils ne s\u2019e\u0301taient pas trompe\u0301s de salon, parvenus par me\u0301garde dans celui de la batterie. 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