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Du XIXe au XXIe siècle : quels sont les rebondissements étonnants dans l’histoire des batteries à l’état solide ?
Les batteries à l'état solide (SSB) sont des batteries qui utilisent des électrolytes solides pour conduire les ions entre les électrodes. Par rapport aux batteries traditionnelles utilisant des électrolytes polymères liquides ou colloïdaux, leur potentiel réside dans leur densité énergétique plus élevée. Depuis la première découverte des électrolytes solides au 19e siècle, les batteries à semi-conducteurs ont traversé des siècles de développement et de défis, pour finalement attirer une grande attention au début du 21e siècle, en particulier pour les applications dans les véhicules électriques (VE).
Origines historiques
Les origines des batteries à l'état solide remontent à 1831, lorsque Michael Faraday a découvert le sulfure d'argent et le fluorure de plomb, jetant ainsi les bases de la conduction ionique à l'état solide. Au fil du temps, notamment dans les années 1960, la découverte de la β-bauxite à conduction rapide des ions a marqué le début d’une nouvelle vague d’enthousiasme pour la technologie des batteries à semi-conducteurs. À cette époque, Ford Motor et la société japonaise NGK ont commencé à développer des systèmes de batteries au sodium liquide/β-bauxite/soufre avec une densité énergétique plus élevée.
Du 20e au 21e siècle : l'essor des applications en aval
Avec les progrès de la science et de la technologie, en 2011, la première démonstration au monde d'un électrolyte solide supérieur aux électrolytes liquides à température ambiante - Li10GeP2S12 (LGPS), a suscité un regain d'attention dans l'industrie automobile pour la technologie des batteries à semi-conducteurs. . Les constructeurs automobiles, dont Toyota et Ford, ont augmenté leurs investissements pour poursuivre ce marché émergent. En 2017, John Goodyear, co-fondateur de batteries au lithium, a présenté une batterie en verre à l'état solide à base d'électrolyte de verre, ouvrant la voie à l'avenir de cette technologie.
"Le potentiel des batteries à semi-conducteurs réside non seulement dans une densité énergétique plus élevée, mais également dans la sécurité et les hautes performances."
Après 2020, avec l'émergence de QuantumScape et d'autres nouvelles sociétés, le développement des batteries à semi-conducteurs va progressivement s'accélérer. En 2021, Toyota a annoncé son intention de lancer un modèle hybride équipé de batteries à semi-conducteurs en 2025, démontrant un énorme potentiel de marché.
Matériaux et technologies des batteries à semi-conducteurs
En termes de sélection de matériaux pour les batteries à semi-conducteurs, les céramiques telles que l'orthosilicate de lithium, le verre, le sulfure, etc. sont devenues les principaux candidats. L'avantage de ces matériaux est qu'ils offrent une stabilité thermique et une conductivité ionique plus élevées. En 2023, Panasonic a lancé une batterie à semi-conducteurs spécialement conçue pour les drones, qui peut être chargée de 10 % à 80 % en seulement 3 minutes. Cette réalisation favorisera sans aucun doute l'innovation dans une variété d'appareils mobiles.
Défis et perspectives
Bien que les batteries à semi-conducteurs apportent des avantages significatifs en termes de performances, leur application généralisée se heurte à des défis tels que le coût, la durabilité et la stabilité des matériaux. Le coût de fabrication des batteries à semi-conducteurs à couches minces doit être encore réduit. À cette fin, différentes entreprises explorent activement des méthodes de production efficaces et peu coûteuses. Au cours des années suivantes, les principaux constructeurs automobiles ont commencé à mener simultanément des activités de recherche et de développement, travaillant ensemble pour surmonter les goulots d'étranglement techniques des batteries à semi-conducteurs.
"L'avenir des batteries à semi-conducteurs dépend de l'innovation technologique, de la coopération du personnel et de la persévérance à relever les défis."
À mesure que la demande du marché augmente et que la technologie évolue, le champ d'application des batteries à semi-conducteurs s'étend, allant des véhicules électriques à la technologie portable, en passant par les drones et d'autres domaines. Notre capacité à atteindre le sommet de la technologie des batteries dépend de la manière dont nous résolvons les nombreux défis auxquels nous sommes actuellement confrontés et, à terme, parviendrons à une application commerciale. Cela amène les gens à réfléchir à la manière dont les batteries à semi-conducteurs redéfiniront notre vie quotidienne et notre environnement technologique au cours des deux prochaines décennies ?
