Pourquoi les batteries révolutionnaires tardent à arriver sur le marché

« Recharge en une minute », « une batterie qui dure vingt ans », « compacte et qui peut se plier »… Les annonces de batteries révolutionnaires se suivent et se ressemblent. Pourquoi croit-on à chaque fois à la solution miracle, alors que les progrès dans la réalité sont beaucoup plus lents ? Derrière le brouhaha médiatique, quelles technologies apporteront bientôt de réelles améliorations ?

Rédigé par Stephen Boucher, le 17 Apr 2015, à 15 h 55 min

Les batteries sont essentielles au développement de l’économie nomade et d’un système énergétique s’éloignant des énergies. Malgré des progrès certains – les coûts des batteries pour voiture ont baissé d’environ 14 % par an entre 2007 et 2014 par exemple – les batteries actuelles restent insuffisantes : autonomie faible, recharge lente, obsolescence rapide

Batteries : à quand le miracle ? Point sur les avancées technologiques

Les recherches sont donc intenses. L’enjeu est de taille : le marché de la batterie pourrait doubler pour atteindre 53,7 milliards de dollars en 2020, quand il était à 11,8 milliards de dollars en 2010.

Alors que pour les semi-conducteurs, la loi de Moore prédit un doublement des performances environ tous les deux ans. Pour les batteries, l’expérience indique plutôt une amélioration de la densité énergétique de 5 % par an.

À lire aussi : Rupture technologique ? La batterie qui se recharge en 1mn sans polluer… est un leurre

Les limites des batteries actuelles

Le lithium est enclin à s’échauffer et prendre feu. Pour éviter ce problème, les batteries au lithium d’aujourd’hui combinent un électrolyte au lithium (qui conduit l’électricité par les mouvements des ions), avec une anode de silicone ou graphite (qui envoie l’électricité dans votre appareil), qui limite la quantité d’énergie qui peut être stockée.

safer.batteries.lithium.sulfidex519Après 500 recharges et décharges, environ, une batterie traditionnelle va montrer de réels signes de faiblesse. C’est aussi la crainte qui amène les constructeurs automobile à proposer des systèmes de location de batterie. Des batteries plus performantes nécessitent donc de nouvelles technologies.

La quête du Graal : caractéristiques essentielles des batteries du futur

On attend beaucoup de la batterie du futur. Les qualités suivantes sont les principales que recherchent les fabricants, sachant que chaque batterie doit faire un compromis.

Coût bas

Jusqu’ici il a été plus économique de développer une surcapacité de production d’électricité et de la sous-utiliser que de développer les moyens de stocker l’électricité. Le point de bascule, en prenant en compte toute la durée de vie des équipements et les quantités d’électricité fournies dans des conditions de fonctionnement normales, se situerait aux alentours de 0,20-0,27 dollar/kWh.

Pour les voitures, les coûts peuvent être réduits en faisant des économies d’échelle. C’est le pari de la méga usine d’Elon Musk, le patron de la firme automobile Tesla, qui construira des centaines de milliers de batteries par an, et permettrait une réduction des coûts de 30 % à 50 % à terme, mettant le prix du moteur électrique en dessous de celui du véhicule à carburants fossiles.

Pour les énergies renouvelables, connecter des batteries du type de celles que vous utilisez dans vos téléphones serait prohibitif en termes de coûts. Des sociétés telles Ambri et Eos Energy Storage travaillent à la prochaine génération de batteries qui permettrait de réduire les coûts significativement pour les producteurs d’électricité, aux alentours de 150-230 dollars/kWh, un niveau qui devrait être atteint selon les analystes de Citibank (URL) d’ici 2030.

hero_charging_w-tesla-model-s-00-ban

Mais chez Eos, on revendique la possibilité déjà d’atteindre un coût de 160$/kWh et un coût global aux alentours de 0,12 dollars/kWh, donc sous le point de bascule. Les investisseurs se précipitent à leur porte. La société a déjà levé 15 millions de dollars, et en lèvera prochainement 10 de plus.

Capacité de stockage et sécurité

Plus on pourra stocker d’énergie dans un espace limité à moindre coût, mieux ce sera. C’est essentiel pour les applications portables.

Selon Elon Musk, les voitures électriques doivent dépasser 300 km d’autonomie pour concurrencer les voitures classiques.

Aujourd’hui, les batteries de voiture électrique ont une densité énergétique comprise, approximativement, entre 100 et 150 Wh/kg. La Renault Zoé a une densité de 157 Wh/kg. Les constructeurs visent plus de 200 Wh/kg, avec certains chercheurs promettant des performances dépassant les 500 Wh/kg. La difficulté est de maintenir ces performances au-delà des premières recharges.

S’il était possible d’utiliser du lithium à l’anode elle-même, la capacité des batteries pourrait être multipliée par 4. C’est l’objet des travaux du Pr. Yi Cui de l’université de Stanford. Il affirme que l’autonomie des téléphones pourrait être multipliée par 3 et celle des voitures atteindre 500 km et promet « un prototype commercial dans 5 ans ». Jusqu’ici les batteries à anode à lithium perdaient 4 % de leur efficacité à chaque recharge et mourraient après 25 cycles de recharge.

Lire page suivante : Le graphène, futur des batteries ?

Pour vous c'est un clic, pour nous c'est beaucoup !
consoGlobe vous recommande aussi...



Actuellement Directeur général de consoGlobe et plus spécifiquement Directeur de la rédaction, Stephen Boucher est anciennement directeur de programme à...

9 commentaires Donnez votre avis
  1. hei bomjour, j`avais lu moi aussi, il y-a quelques mois que Cal battery aux usa fabriquais de nouvelles batteries avec une structure de nano-graphène mais il n`en est rien; il fabriquent, à peine, des composants destinnés aux futures batteies , á mon avis leur histoire pue l`harnaque, come graphebat en Espagne (yecla), ce qui est un fait c´est quíls ont reçu beaucoup de millons de la part des institutions californiennes

  2. C’est bien de créer des capacités supérieur, mais qu’ils baissent avant le prix de l’électricité chez monsieur et madame tout le monde.

  3. En silicone l’anode des batteries, ça ne serait pas plutôt du silicium qu’il est question?

  4. Sans compter que le

  5. Bonjour,
    J’aime les chiffres en général et ceux qui concernent la physique en particulier.

    Prenons un exemple simple : une voiture consomme 5l/100km
    1l = 10kWh, le rendement d’un moteur thermique est d’environ 40%
    Pour faire 100km, il faut donc 20kWh

    Le rendement d’un véhicule électrique est bien meilleur … .
    Pour recharger une voiture électrique de 20kWh utiles pour faire 100km, il faut dans les 230V * 10A * 10 h = 23kWh

    Autrement dit, si on veut recharger un véhicule électrique pour faire 300km, il faut une connexion > 30A en 230V pendant 10 heures

    Si on imagine une batterie rechargeable en 1mn … pour 100km il faudra une connexion à 600A en 230V !!! Totalement inimaginable techniquement.

    Avant d’écrire n’importe quoi, faire quelques calculs s’impose, non ?

    Bien amicalement

    • Stephen Boucher

      “Avant d’écrire n’importe quoi” – nous ou les chercheurs de Stanford ? 🙂

    • Stephen Boucher

      Il s’agit d’informations reprises de leur site.

    • C’est évidemment impossible directement à domicile.
      Ce ne sont que les caractéristique théorique des batterie.
      Et il n’est pas question de vouloir recharger une voiture en 5 min à la maison.
      Mais cela reste envisageable sur des station de recharge adaptées avec des alimentations spécifiques bien plus puissantes que nos réseaux domestiques, comme celles utilisées sur les sites de fabrication de ces batteries justement.
      Il est aussi possible d’utiliser des accus intermédiaires rechargés lentement et capable, eux, de se décharger rapidement avec des courant très élevés (super condensateurs ou Batteries intermédiaires). Ce qui ne simplifie pas le système et augmente son coût.
      En revanche, tant que l’électricité mondiale sera principalement produite a partir d’énergies fossiles dans des centrales dont le rendement n’est pas meilleur qu’une voiture thermique (plus les pertes dû au transport, à la transformation et au stockage) , rouler électrique polluera toujours plus que de brûler directement le carburant dans une auto classique.

    • vous avez tout à fait raison, je travaille sur des véhicules E- light et la seule solution est de faire comme Porsche , par exemple, élever la tension à 800 v en DC, en comptant les pertes il es possible de charger rapidement tout en maintenant une efficacité raisonnable

Moi aussi je donne mon avis