De nos jours, les voitures électriques utilisent de grandes batteries lithium-ion, qui fonctionnent relativement bien; elles peuvent stocker une grande quantité d’énergie par rapport à leurs poids. Elles n’ont pas, non plus, besoin d’être entièrement déchargées avant d’être rechargées, ce qui permet de brancher un véhicule lorsque souhaité, sans trop s’inquiéter de l’usure de la batterie. Pour un chercheur de l’Université norvégienne de science et technologie (UNST), toutefois, l’avenir appartient aux batteries solides.
De l’avis de Daniel Rettenwander, professeur au département de science des matériaux et de génie de l’UNST, les batteries lithium-ion ne possèdent pas la densité énergétique nécessaire pour répondre aux besoins émergents et aux véhicules électriques. De plus, ce type de batteries est instable et inflammable. Ce qui, selon lui, explique pourquoi des spécialistes sont à la recherche d’alternatives.
« Les batteries solides peuvent représenter le futur des véhicules électriques de demain », affirme le Pr Rettenwander. Celui-ci fait partie d’un groupe de recherche qui se penche sur la façon dont ce nouveau type de batteries peut être rechargé beaucoup plus rapidement que ce qui est présentement possible, en plus de rendre ces batteries plus sécuritaires et faciles à recycler.
Leurs travaux ont été publiés dans Nature Communications.
Au dire des auteurs de cette étude, les résultats obtenus ouvrent la voie à une utilisation accrue de cette technologie, lorsque celle-ci sera prête pour une commercialisation.
Plusieurs avantages
Selon les chercheurs, les batteries solides peuvent notamment stocker davantage d’énergie que celles fonctionnant au lithium-ion.
Elles sont déjà utilisées dans de petits appareils électriques et électroniques, comme les stimulateurs cardiaques et les appareils portatifs, lorsqu’il est particulièrement important que les batteries soient de petite taille. Ces petites batteries sont aussi plus faciles à fabriquer, ce qui explique pourquoi les batteries solides ne sont disponibles, pour l’instant, qu’en petit format. Les coûts de production pour des batteries de plus grande taille seraient trop élevés, puisque leur fabrication est onéreuse.
Les batteries solides peuvent aussi être plus sécuritaires que celles à lithium-ion, poursuivent les chercheurs. Entre autres caractéristiques, elles seraient bien plus résistantes aux fluctuations de température, un avantage lors des journées d’hiver, par exemple.
Par ailleurs, ces batteries sont moins sujettes aux incendies que les batteries à lithium-ion, puisqu’elles ne contiennent pas d’électrolytes liquides. Ceux-ci sont des substances possédant une charge électrique qui servent à transporter l’énergie.
Une recharge plus rapide, mais…
Si les auteurs des travaux affirment que les batteries solides peuvent être rechargées plus rapidement que les autres, il faut encore surmonter un obstacle de taille: il est plus difficile d’utiliser des solides, pour transférer de l’énergie, que des liquides.
« Nous nous sommes penchés sur la question de la recharge plus efficace des batteries solides à l’aide de courants électriques bien plus importants, ce qui réduit le temps de charge de tout appareil électronique ou véhicule électrique qui utilise ces batteries », mentionne Florian Flatscher, qui a collaboré à l’étude.
Les chercheurs reconnaissent toutefois que le mécanisme de recharge est complexe. L’étude n’indique pas s’il faudra remplacer les systèmes de recharge électrique installés en en ville ou en bordure d’autoroute, si la nouvelle technologie est mise en place à grande échelle.
Quant à la question de la sécurité, les auteurs de l’étude affirment avoir compris ce qui entraînait les problèmes de fonctionnement, voire l’arrêt complet des batteries solides: dans celles-ci, le lithium, qui est aussi employé dans ce type de batteries, forme éventuellement des dendrites, qui sont des particules découlant de la corrosion et du stress mécanique. Éventuellement, ces dendrites provoquent des courts-circuits.
« Nous en savons maintenant davantage sur la prévention de la formation de ces dendrites. C’est un avantage notable en matière de sécurité », soutient M. Flatscher.
Comme l’indiquent les chercheurs, s’il est présentement plus coûteux de produire des batteries solides, cela pourrait changer si un processus de fabrication de masse est enclenché. De fait, un certain nombre de fabricants ont annoncé la conception de voitures avec des batteries solides. Les premiers modèles pourraient arriver sur le marché dès 2024, affirme-t-on.
