- \n
- Europe\u00a0: L'accent est mis principalement sur les polym\u00e8res (dont la conductivit\u00e9 est d'environ 10-7-10-5S\/cm) comme \u00e9lectrolyte pour les batteries solides. Cependant, en raison de la faible conductivit\u00e9 des polym\u00e8res, les batteries solides produites en s\u00e9rie en Europe offrent une autonomie inf\u00e9rieure \u00e0 celle des batteries au lithium liquide de m\u00eame capacit\u00e9.<\/li>\n
- Japon et Cor\u00e9e du Sud\u00a0: Leur principal atout r\u00e9side dans l'utilisation de sulfures (dont la conductivit\u00e9 est d'environ 10-3-10-2S\/cm) comme \u00e9lectrolyte. Bien que ce mat\u00e9riau pr\u00e9sente une conductivit\u00e9 id\u00e9ale, son proc\u00e9d\u00e9 de fabrication complexe et l'inclusion de m\u00e9taux rares ont frein\u00e9 sa commercialisation.<\/li>\n
- Chine\u00a0: L'utilisation d'oxydes (d'une conductivit\u00e9 d'environ 10-6-10-3S\/cm) comme \u00e9lectrolyte est pr\u00e9dominante. Compte tenu de la rigidit\u00e9 et de la forte porosit\u00e9 du mat\u00e9riau, qui peuvent entraver la fluidit\u00e9 du flux ionique, la technologie actuelle n\u00e9cessite l'inclusion d'un \u00e9lectrolyte, produisant ainsi une batterie semi-solide. Cependant, cela r\u00e9duit la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique de la batterie. Par cons\u00e9quent, m\u00eame si ces batteries semi-solides \u00e0 base d'oxydes ont \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9es \u00e0 des mod\u00e8les haut de gamme par des entreprises comme NIO et Dongfeng, leur rentabilit\u00e9 n'a pas \u00e9t\u00e9 suffisamment convaincante pour justifier une production \u00e0 grande \u00e9chelle.<\/li>\n<\/ul>\n
Sortant de ces voies technologiques traditionnelles, des chercheurs de l'Universit\u00e9 des sciences et technologies de Chine ont r\u00e9cemment d\u00e9velopp\u00e9 l'oxychlorure de lithium-zirconium. En termes de conductivit\u00e9 ionique, de d\u00e9formabilit\u00e9 et de co\u00fbt, ce mat\u00e9riau surpasse les oxydes et les sulfures. L'av\u00e8nement de l'oxychlorure de lithium-zirconium pourrait offrir \u00e0 l'industrie une solution innovante et pr\u00eate \u00e0 l'emploi.<\/p>\n
![\"Batterie](\"https:\/\/manlybattery.com\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/76876844.webp\" "\\"Batterie")
<\/p>\nPionniers europ\u00e9ens : l'aventure du Groupe Bollor\u00e9 dans la technologie des batteries \u00e0 semi-conducteurs<\/h2>\n
Les entreprises europ\u00e9ennes du secteur des \u00e9nergies propres utilisent principalement des polym\u00e8res comme \u00e9lectrolyte pour faire progresser la recherche sur les batteries solides. Le groupe fran\u00e7ais Bollor\u00e9 est un acteur majeur dans ce domaine. En 2011, premier op\u00e9rateur mondial \u00e0 utiliser des batteries solides dans un projet de v\u00e9hicule \u00e9lectrique, le groupe Bollor\u00e9 a d\u00e9voil\u00e9 sa propre voiture \u00e9lectrique, la Bluecar. Ce v\u00e9hicule \u00e9tait \u00e9quip\u00e9 d'une batterie solide m\u00e9tal-lithium-polym\u00e8re de 30 kWh, produite par sa filiale Batscap, offrant une autonomie de 120 km.<\/p>\n
Il convient toutefois de souligner que la batterie solide m\u00e9tal-lithium-polym\u00e8re du Groupe Bollor\u00e9, d'une capacit\u00e9 de 30 kWh, n'atteint qu'une autonomie de 120 km. \u00c0 titre de comparaison, la Tesla Model 3, \u00e9quip\u00e9e d'une batterie liquide de 60 kWh, peut atteindre plus de 400 km d'autonomie. En faisant le calcul, un mod\u00e8le Tesla \u00e9quip\u00e9 d'une batterie liquide de 30 kWh peut d\u00e9passer les 200 km d'autonomie, surpassant nettement la Bollor\u00e9 Bluecar.<\/p>\n
La principale raison de l'autonomie significativement r\u00e9duite de Bluecar par rapport \u00e0 Tesla, m\u00eame \u00e9quip\u00e9e de batteries de m\u00eame capacit\u00e9, est la faible conductivit\u00e9 des batteries solides utilisant des polym\u00e8res comme \u00e9lectrolyte. Cette limitation explique \u00e9galement pourquoi, bien que Bluecar soit la premi\u00e8re entreprise europ\u00e9enne \u00e0 produire en masse des batteries solides, leur adoption \u00e0 grande \u00e9chelle reste difficile. Face \u00e0 ce goulot d'\u00e9tranglement, d'autres grandes entreprises europ\u00e9ennes du secteur des \u00e9nergies propres ont cherch\u00e9 des strat\u00e9gies alternatives\u00a0: s'associer \u00e0 des leaders mondiaux des batteries solides pour conserver un avantage concurrentiel dans le futur secteur des batteries automobiles.<\/p>\n
Par exemple, Volkswagen a investi massivement dans la soci\u00e9t\u00e9 de batteries \u00e0 semi-conducteurs QuantumScape, cot\u00e9e en bourse aux \u00c9tats-Unis. Fin 2014, Volkswagen d\u00e9tenait d\u00e9j\u00e0 5% d'actions QS. En 2018 et 2020, le groupe Volkswagen a r\u00e9alis\u00e9 deux investissements distincts dans QS, injectant \u00e0 chaque fois $300 millions, devenant ainsi le principal actionnaire de l'entreprise.<\/p>\n
Parall\u00e8lement, les deux entreprises ont \u00e9galement cr\u00e9\u00e9 une coentreprise visant \u00e0 construire une ligne de production de batteries \u00e0 semi-conducteurs d'ici 2025. Gr\u00e2ce \u00e0 un soutien financier important, la technologie de QuantumScape n'a cess\u00e9 de progresser. Par exemple, les anciennes batteries monocouches QS, \u00e0 temp\u00e9rature et pression ambiantes, pouvaient conserver 90% de leur capacit\u00e9 de stockage d'\u00e9nergie initiale apr\u00e8s 1\u00a0000 cycles de charge \u00e0 une temp\u00e9rature de 1 \u00b0C. Aujourd'hui, dans les m\u00eames conditions, leurs batteries multicouches conservent encore 90% de leur capacit\u00e9 de stockage d'\u00e9nergie apr\u00e8s 800 cycles.<\/p>\n
Cependant, \u00e0 ce jour, QS n'a pas encore lanc\u00e9 de batteries produites en s\u00e9rie, tandis que les batteries \u00e0 semi-conducteurs de ses concurrents entrent progressivement en production de masse, ce qui accro\u00eet la pression sur QS. \u00c0 l'heure actuelle, m\u00eame si l'Europe a \u00e9t\u00e9 la premi\u00e8re \u00e0 commercialiser des batteries \u00e0 semi-conducteurs, la faible conductivit\u00e9 des polym\u00e8res et les incertitudes entourant la viabilit\u00e9 commerciale des entreprises dans lesquelles elle investit ont ralenti son d\u00e9veloppement dans le domaine des batteries \u00e0 semi-conducteurs.<\/p>\n
Les g\u00e9ants japonais sont en t\u00eate des brevets sur les batteries \u00e0 l'\u00e9tat solide \u00e0 base de sulfure<\/h2>\n
Les sulfures, autrefois pr\u00e9sent\u00e9s comme les \u00e9lectrolytes les plus prometteurs pour les batteries solides, pr\u00e9sentent plusieurs avantages, tels qu'une conductivit\u00e9 et une mall\u00e9abilit\u00e9 \u00e9lev\u00e9es. Cependant, l'approche technologique consistant \u00e0 utiliser les sulfures comme \u00e9lectrolytes implique un processus de production plus complexe. Par exemple, lors de la fabrication, les sulfures peuvent r\u00e9agir avec l'eau et l'oxyg\u00e8ne de l'air, produisant du sulfure d'hydrog\u00e8ne gazeux hautement toxique. La r\u00e9solution de ce probl\u00e8me n\u00e9cessite d'affiner le processus de production, ce qui augmente les co\u00fbts.<\/p>\n
Pour prendre une longueur d'avance dans la course \u00e0 l'\u00e9nergie, les entreprises japonaises et cor\u00e9ennes du secteur des \u00e9nergies propres ont affich\u00e9 une nette pr\u00e9f\u00e9rence pour l'utilisation de sulfures comme \u00e9lectrolyte dans leurs batteries \u00e0 semi-conducteurs. Cette complexit\u00e9 des proc\u00e9d\u00e9s technologiques a contraint ces entreprises \u00e0 intensifier leurs recherches dans le domaine des batteries \u00e0 semi-conducteurs, ce qui leur a permis d'accumuler un important portefeuille de brevets techniques.<\/p>\n
Selon les donn\u00e9es divulgu\u00e9es par Nikkei Chinese Web en collaboration avec la soci\u00e9t\u00e9 d'\u00e9tudes de brevets Patent Result, de 2000 \u00e0 fin mars 2022, les principaux fabricants de batteries \u00e9lectriques en termes de brevets de batteries \u00e0 semi-conducteurs divulgu\u00e9s publiquement \u00e9taient Toyota, avec 1\u00a0331 brevets\u00a0; suivi de Panasonic Holdings avec 445 brevets\u00a0; et Showa Shell Sekiyu, troisi\u00e8me avec 272 brevets. Les trois entreprises japonaises concentrent leur R&D sur les batteries \u00e0 semi-conducteurs \u00e0 base de sulfure, Toyota \u00e9tant la plus avanc\u00e9e. D\u00e8s le 22 juin 2017, Toyota avait d\u00e9pos\u00e9 un brevet am\u00e9ricain pour une batterie \u00e0 semi-conducteurs utilisant des sulfures comme \u00e9lectrolyte.<\/p>\n
R\u00e9cemment, Toyota a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 aux m\u00e9dias qu'elle avait d\u00e9velopp\u00e9 une batterie \u00e0 semi-conducteurs capable d'une autonomie de 1 200 kilom\u00e8tres, se chargeant en seulement 10 minutes, avec l'intention de lancer sur le march\u00e9 des v\u00e9hicules \u00e9quip\u00e9s de ces batteries d'ici 2025. Malgr\u00e9 l'ambition de Toyota de produire en masse des v\u00e9hicules \u00e9quip\u00e9s de batteries \u00e0 semi-conducteurs utilisant des sulfures comme \u00e9lectrolyte, les complexit\u00e9s techniques associ\u00e9es aux co\u00fbts \u00e9lev\u00e9s dus \u00e0 l'utilisation de nombreux m\u00e9taux rares pourraient entraver l'adoption \u00e0 grande \u00e9chelle.<\/p>\n
Actuellement, le prix moyen mondial de l'\u00e9lectrolyte des batteries lithium-ion ne d\u00e9passe pas $10\/kg. En revanche, le prix du mat\u00e9riau principal de l'\u00e9lectrolyte solide sulfur\u00e9, Li2S, varie entre $1\u00a0500 et $2\u00a0000\/kg. Cela signifie que le prix de l'\u00e9lectrolyte sulfur\u00e9 est plus de 150 fois sup\u00e9rieur \u00e0 celui de l'\u00e9lectrolyte utilis\u00e9 dans les batteries lithium-ion.<\/p>\n
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<\/p>\nD\u00e9veloppement des batteries \u00e0 semi-conducteurs chinoises\u00a0: les \u00e9lectrolytes \u00e0 base d'oxyde ouvrent la voie<\/h2>\n
Les entreprises chinoises, \u00e0 l'instar des tendances europ\u00e9ennes, utilisent principalement des oxydes comme \u00e9lectrolytes pour dynamiser la recherche et le d\u00e9veloppement de batteries solides. Selon des donn\u00e9es incompl\u00e8tes, apr\u00e8s 2022, plusieurs constructeurs automobiles chinois ont commenc\u00e9 \u00e0 int\u00e9grer des batteries semi-solides dans leurs mod\u00e8les. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, des mod\u00e8les comme l'ES6 de NIO, l'E70 de Dongfeng et la Zhui Feng de Lantu sont principalement \u00e9quip\u00e9s de batteries \u00e0 \u00e9lectrolytes \u00e0 base d'oxydes.<\/p>\n
N\u00e9anmoins, les batteries solides utilisant des oxydes comme \u00e9lectrolytes pr\u00e9sentent une duret\u00e9 intrins\u00e8que. \u00c9tant donn\u00e9 que les particules d'oxyde se pr\u00e9sentent sous une forme ponctuelle, les batteries solides obtenues pr\u00e9sentent non seulement une faible mall\u00e9abilit\u00e9, mais aussi une porosit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e. Cette texture rigide peut provoquer des fractures de l'\u00e9lectrolyte, perturbant ainsi la transmission ionique. Cette porosit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e peut entraver les voies de transfert ionique au sein de la batterie. Par cons\u00e9quent, pour garantir que les particules de mat\u00e9riau actif maintiennent un contact et une transmission ionique optimaux, m\u00eame en cas de fissures ou de ruptures, les batteries solides \u00e0 \u00e9lectrolytes d'oxyde sont naturellement adapt\u00e9es \u00e0 un format hybride solide-liquide. Cette conception hybride int\u00e8gre \u00e0 la fois la couche d'\u00e9lectrolyte d'oxyde solide et un \u00e9lectrolyte liquide remplissant les pores, contournant ainsi efficacement les probl\u00e8mes mentionn\u00e9s pr\u00e9c\u00e9demment.<\/p>\n
Cependant, les batteries solides incorporant des liquides, en raison de leur teneur r\u00e9duite en \u00e9lectrolytes solides, ne b\u00e9n\u00e9ficient pas de la m\u00eame augmentation de densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique que les batteries enti\u00e8rement solides. Par exemple, la batterie semi-solide de l'ES6 affiche une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique de 360 Wh\/kg. Par cons\u00e9quent, si les batteries semi-solides chinoises sont commercialis\u00e9es, leur modeste augmentation de densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique, leur conductivit\u00e9 inf\u00e9rieure \u00e0 celle du lithium liquide et le co\u00fbt \u00e9lev\u00e9 des \u00e9lectrolytes oxydes pourraient les rel\u00e9guer au rang de produits de transition dans l'\u00e9volution des batteries.<\/p>\n
Pour changer de cap, la r\u00e9cente avanc\u00e9e de l'Universit\u00e9 des Sciences et Technologies de Chine pr\u00e9sente un nouvel \u00e9lectrolyte solide\u00a0: l'oxychlorure de lithium et de zirconium. Cet \u00e9lectrolyte innovant pr\u00e9sente des performances comparables \u00e0 celles des \u00e9lectrolytes solides sulfur\u00e9s et oxyd\u00e9s les plus avanc\u00e9s, mais \u00e0 un co\u00fbt de seulement 41\u00a0TP3T. Il s'agit ind\u00e9niablement d'une avanc\u00e9e majeure dans le secteur chinois des batteries solides.<\/p>\n
L'introduction de l'oxychlorure de lithium et de zirconium marque des avanc\u00e9es majeures en termes de performance et de co\u00fbt des \u00e9lectrolytes solides. Cependant, cette technologie est encore en phase de d\u00e9veloppement. Sa production \u00e0 grande \u00e9chelle demeure une incertitude majeure. Quoi qu'il en soit, la d\u00e9couverte de l'oxychlorure de lithium et de zirconium a des implications profondes pour la commercialisation des batteries lithium tout solide.<\/p>\n
Dans le contexte actuel, les trois principaux \u00e9lectrolytes de batteries solides \u2013 polym\u00e8res, oxydes et sulfures \u2013 pr\u00e9sentent tous des d\u00e9fauts inh\u00e9rents sans solution imm\u00e9diate en vue. De ce fait, la production actuelle \u00e0 petite \u00e9chelle de batteries solides n'est pas aussi rentable pour l'int\u00e9gration automobile que leurs homologues liquides. Cependant, l'oxychlorure de lithium-zirconium r\u00e9cemment d\u00e9velopp\u00e9 par des chercheurs chinois pourrait apporter une lueur d'espoir, r\u00e9volutionnant potentiellement l'industrie des batteries solides et r\u00e9pondant aux inqui\u00e9tudes li\u00e9es \u00e0 l'autonomie des nouvelles batteries \u00e9nerg\u00e9tiques.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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