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Fisker Emotion
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Batteries solides : Révolution pour l’automobile électrique

Aujourd’hui, que ce soit pour l’automobile ou tout ce qui utilise des batteries, on met généralement en place des “batteries liquides”. Bien sûr, ça ne veut pas dire que la batterie elle-même est liquide, mais que l’électrolyte est liquide. L’électrolyte c’est une solution, donc liquide, ou un solide qui est conducteur car il contient des ions mobiles. Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou des électrons.

Fonctionnement batterie à électrolyte solide
Fonctionnement batterie à électrolyte liquide| Source : Perma-batteries.com

Le problème des batteries à électrolyte liquide

Quand on parle de voiture électrique, les détracteurs diront que la production des batteries et leur recyclage, ainsi que la production d’énergie électrique polluent énormément, mais sans connaître le réel impact.  

Cela dit, quand ils disent que le recyclage des batteries pollue, ils n’ont pas tort, et c’est le gros du problème. 

Batterie à électrolyte liquide
Batterie à électrolyte liquide gonflée | Source : Frandroid.com

Extraction

Les voitures électriques utilisent des batteries au lithium. Le lithium est un métal que l’on trouve un peu partout sur Terre mais pour l’extraire il faut qu’il soit présent en grande quantité, et on limite très rapidement les zones géographiques. D’une manière générale, on l’extrait sur des lacs salés asséchés. Son extraction pollue moins que d’autres, comme celle du zinc ou du plomb entre autres. Mais avec une demande exponentielle on peut se poser des questions sur d’éventuelles corruptions, mais là n’est pas le sujet. 

Recyclage

Le lithium dans son état naturel est recyclable de 98% à 100%. Pas de problème sur ce point alors. Là où le bât blesse, c’est sur le recyclage des ions lithium (Li) qui sont créés dès que la batterie est sous tension. Ces ions sont très toxiques et très difficiles à recycler.

Risques

Au-delà de l’aspect écologique, ce type de batterie peut comporter des risques pour les utilisateurs. En effet les ions lithium sont très instables et lorsque la température passe sous les -5°C, des dendrites (des formations solides) se forment entre les 2 électrodes. Si ces dendrites touchent la seconde électrode il y a court-circuit, donc une augmentation de la température très rapide ce qui peut entraîner une explosion avec une inflammation tout en libérant des vapeurs toxiques.

Formation de dendrite dans une pile lithium
Formation de dendrite dans une pile lithium | Source : Pubs.rsc.org

Ça aurait été trop beau que la température soit le seul risque d’explosion. La recharge rapide qui intègre de plus en plus d’appareils est un gros facteur de risques lui aussi. D’ailleurs si je vous dis Samsung Note 7, vous répondez… Explosion ! Et bien c’est à cause de la recharge rapide. Le problème reste toujours celui de la production de dendrites.

Bien sûr, Samsung n’est pas le seul dans ce cas, Boeing a eu le problème avec leur très récent avion 787 Dreamliner mais aussi Tesla en 2016. D’une manière générale, c’est un problème qui peut arriver à n’importe quel appareil utilisant ce type de batterie.

Batterie à électrolyte solide

Contrairement aux batteries liquides, ici l’électrolyte est solide. Ce type de batterie n’est pas tout récent, il date de 1980. Dans un premier temps, ces batteries utilisent et utiliseront toujours du lithium, mais on peut imaginer du potassium, du sodium, etc. pour le remplacer. 

Comparaison batteries liquide et solide
Comparaison batteries liquide et solide | Source : Chargedevs.com

Le premier avantage de ce type de batterie c’est qu’elles sont ininflammables grâce à leur électrolyte solide. Bien sûr, les dendrites sont solides mais si l’électrolyte est déjà solide, forcément ils ne se créent pas. Exit les problèmes de Samsung, Boeing et Tesla vus plus haut. De plus, la batterie peut fonctionner entre -20°C et 100°C sans être refroidie ou réchauffée ! Une batterie liquide après 35°C perd en efficacité d’où la nécessité de la refroidir constamment et on a vu que si la température passe sous -5°C, il y a des risques d’explosion.

Fonctionnement

Le fonctionnement est le même qu’une batterie à électrolyte liquide. La seule différence réside dans le fait que l’électrolyte est sous forme de plaque de verre qui sépare l’anode de la cathode. Dans le cas d’une batterie liquide, les deux ne sont pas séparés.

Et l’automobile

Ces batteries permettent de doubler la capacité de charge et de recharge, donc l’autonomie mais aussi la durée de vie. Autre point intéressant, le temps de recharge qui se compte en minute et non plus en heures !

Fisker a présenté son véhicule électrique Emotion qui est équipé d’une batterie solide “tri-dimensionnelle” qui permet d’offir une capacité 2,5 fois supérieure à celle d’une batterie lithium-ion classique. On atteint ainsi 800km d’autonomie… pour 1 minute de recharge. Le rêve, non ?

Fisker Emotion
Fisker Emotion |Source : Motorsport-magazine.fr

Cette batterie est créée par l’entreprise Sakti3. Et devinez quoi ? Elle a été rachetée en 2015 par Dyson ! Pas de chance pour Fisker qui s’en voit un peu privé d’autant plus que Dyson a récupéré la personne en charge des accumulateur chez Fisker.

Autres avantages et non des moindres : le poids et la taille. Les batteries sont nettement plus petites et plus légères, on peut donc en mettre plus et profiter d’un maximum d’autonomie en toute sécurité.

Pour quand ?

Dyson annonce son véhicule pour 2021, Fisker pour 2023… La révolution est beaucoup plus proche que ce que nous pouvions penser. Néanmoins, pour atteindre une certaine démocratisation, il faudra attendre 2025 car Volkswagen, Toyota, entre autres, envisagent la mise en vente de leur véhicules. Dans toutes ces marques, je ne vois toujours pas Tesla et je me demande vraiment ce qu’ils préparent.

Roman Fougerolle

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