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Le charme mystérieux des batteries à l’état solide : peuvent-elles changer l’avenir des véhicules électriques ?
Sur le marché actuel des véhicules électriques, l’amélioration des performances et de la sécurité des batteries est toujours un enjeu clé. Les batteries à semi-conducteurs (SSB), une innovation technologique potentielle, pourraient changer la donne. Les batteries à l’état solide utilisent des électrolytes solides au lieu des électrolytes liquides traditionnels, ce qui peut théoriquement fournir une densité énergétique plus élevée et un environnement de fonctionnement plus sûr. Bien que l’idée des batteries à l’état solide remonte au 19e siècle, ce n’est que récemment que la technologie a reçu un regain d’attention, car la demande de véhicules électriques a explosé au 21e siècle.
Les batteries à l’état solide pourraient théoriquement résoudre certains des problèmes importants des batteries lithium-ion actuelles, notamment l’inflammabilité et la durée de vie courte.
De nombreuses études ont montré que les batteries à l’état solide ont une densité énergétique plus élevée que les batteries lithium-ion existantes et peuvent utiliser le lithium métallique comme anode pour améliorer encore les performances globales. Les électrolytes à l'état solide filtrent efficacement uniquement les ions lithium qui peuvent passer, ce qui confère aux batteries à l'état solide un avantage en termes de performances. Toutefois, des défis se posent également, tels que les coûts des matériaux et la complexité des processus de production, qui doivent encore être surmontés.
Histoire des batteries à l'état solide
L'histoire des batteries à l'état solide remonte à 1831, lorsque Michael Faraday a découvert des électrolytes solides tels que le sulfure d'argent et le fluorure de plomb, qui ont jeté les bases du développement de l'ionique à l'état solide. Bien que les recherches sur les batteries à l’état solide se soient poursuivies au cours des décennies suivantes, ce n’est que dans les années 1960 que la découverte de la β-bauxite à conduction ionique rapide a véritablement stimulé le développement de dispositifs électrochimiques à l’état solide.
État actuel et perspectives des batteries à semi-conducteurs
Après être entrés dans le 21e siècle, de nombreux constructeurs automobiles et instituts de recherche ont commencé à s'intéresser à l'application des batteries à l'état solide, en particulier dans le domaine des véhicules électriques. En 2011, par exemple, des chercheurs ont démontré qu’un électrolyte solide appelé Li10GeP2S12 présente une meilleure conductivité que les électrolytes liquides traditionnels à température ambiante. Cette avancée a suscité un vif intérêt chez les grands constructeurs automobiles.
Les batteries à semi-conducteurs à haute densité énergétique pourraient devenir la technologie de base des futurs véhicules électriques.
Grâce à l’investissement actif d’entreprises telles que Tesla, Toyota et Ford, la technologie des batteries à semi-conducteurs a fait des progrès significatifs. En 2022, Toyota a annoncé son intention d’utiliser des batteries à semi-conducteurs dans les véhicules hybrides rechargeables d’ici 2025. Ces entreprises espèrent améliorer les performances et la sécurité des véhicules électriques grâce à la promotion des batteries à semi-conducteurs.
La combinaison des batteries à semi-conducteurs et des véhicules électriques
Les perspectives d’application des batteries à l’état solide dans les véhicules électriques semblent prometteuses. Dans les batteries lithium-ion traditionnelles, les électrolytes liquides présentent souvent un risque d’incendie, tandis que les batteries à semi-conducteurs réduisent le risque d’incendie en raison des caractéristiques de leurs électrolytes solides. De plus, la conception légère des batteries à semi-conducteurs contribuera également à prolonger le kilométrage du véhicule.
Les défis des batteries à l'état solide
Malgré leur énorme potentiel, les batteries à semi-conducteurs sont encore confrontées à de nombreux défis dans leur popularisation, notamment en termes de coût et de durabilité. À en juger par le processus de production actuel, le coût des batteries à l’état solide est encore élevé et pas suffisamment attractif pour le grand public. De plus, les batteries à semi-conducteurs ne fonctionnent pas bien dans les environnements à basse température. Cela nécessite de nouvelles améliorations et innovations technologiques.
La commercialisation et la production à grande échelle de batteries à l’état solide sont toujours confrontées à des défis en matière de coût et de durabilité.
Plusieurs leaders de l’industrie s’efforcent de résoudre ces goulots d’étranglement et d’accélérer le développement et les tests des batteries à semi-conducteurs. Avec les progrès de la technologie, la question de savoir si les futures batteries à l’état solide peuvent bouleverser la structure actuelle du marché des batteries et devenir le choix dominant pour les véhicules à énergie nouvelle mérite notre attention continue.
Est-ce seulement une question de temps avant que les batteries à semi-conducteurs deviennent véritablement omniprésentes, ou pourrons-nous toujours seulement admirer leur potentiel en théorie ?
