Au-delà du lithium-ion : sodium-ion vs. batterie à l’état solide vs. lithium-soufre – qui remportera la prochaine course aux batteries ?

Batteries Sodium-Ion vs Lithium Tout-Solide vs Lithium-Soufre

Les batteries lithium-ion alimentent nos appareils et voitures électriques depuis des décennies, mais elles présentent des inconvénients – des risques de sécurité aux matériaux coûteux et rares, en passant par les coûts environnementaux liés à l’extraction et au recyclage. Cela a déclenché une recherche mondiale de meilleures technologies de batteries. Trois prétendants mènent la course : les batteries Sodium-Ion, les batteries Lithium Tout-Solide et les batteries Lithium-Soufre. Chacune promet des avantages uniques – qu’il s’agisse du faible coût et de l’abondance du sodium, de la haute énergie et de la sécurité du tout-solide, ou de l’ultra-haute capacité du lithium-soufre. En même temps, chacune fait face à ses propres défis avant de pouvoir détrôner les cellules Li-ion actuelles. Ci-dessous, nous proposons une comparaison approfondie selon toutes les dimensions importantes – densité énergétique, sécurité, coût, longévité, impact environnemental, évolutivité et défis de fabrication – appuyée par les derniers développements et les analyses d’experts.

Densité énergétique : Quelle quantité d’énergie peuvent-elles stocker ?

La densité énergétique détermine jusqu’où un véhicule électrique peut rouler ou combien de temps un appareil peut fonctionner sur une seule charge. Voici comment se comparent les trois technologies :

• Batteries Sodium-Ion : Les cellules sodium-ion actuelles ont une densité énergétique plus faible que le lithium-ion. Elles délivrent généralement autour de 140–160 Wh/kg, contre ~150–220 Wh/kg pour les cellules lithium-ion standards linkedin.com. Les meilleurs prototypes sodium-ion (par exemple, la nouvelle batterie “Naxtra” de CATL) atteignent environ 175 Wh/kg – comparable aux batteries LFP (lithium fer phosphate) actuelles catl.com. Cette énergie plus faible signifie qu’une voiture électrique alimentée au sodium aurait une autonomie plus courte qu’une voiture lithium-ion similaire. Les chercheurs travaillent à l’améliorer ; en fait, CATL développe déjà une batterie sodium-ion de seconde génération censée dépasser 200 Wh/kg carnewschina.com. Malgré tout, le sodium-ion restera probablement le plus bas en énergie par poids parmi ces trois technologies.
• Batteries lithium tout solide : Les conceptions à l’état solide visent à dépasser la densité énergétique des batteries lithium-ion conventionnelles en utilisant une anode en lithium métallique et des électrolytes solides denses. Les experts estiment que les batteries à l’état solide pourraient contenir 50 % à 100 % d’énergie en plus que les cellules lithium-ion actuelles geekwire.com. Le pionnier des batteries, lauréat du prix Nobel, Stanley Whittingham, a noté que la technologie lithium-métal à l’état solide pourrait augmenter la densité énergétique de « 50 %, voire 100 % », la qualifiant potentiellement de « percée pour les véhicules électriques » geekwire.com. Les constructeurs automobiles sont optimistes : Toyota, par exemple, affirme que sa première batterie EV à l’état solide (prévue pour 2027-28) améliorera l’autonomie de 20 % au départ, avec des versions de nouvelle génération visant 50 % d’autonomie en plus que même ses meilleurs futurs packs lithium-ion toyota-europe.com. Concrètement, cela pourrait signifier des voitures électriques parcourant 600 à plus de 1000 miles par charge – ce qui est inatteignable avec les batteries actuelles topspeed.com toyota-europe.com. L’état solide promet donc la plus grande densité énergétique à long terme (à part le plafond théorique du lithium-soufre), si ses obstacles de développement peuvent être surmontés.
• Batteries lithium-soufre : La chimie lithium-soufre (Li-S) possède de loin la plus haute densité d’énergie théorique. Le soufre peut accueillir de nombreux ions lithium, ce qui lui confère jusqu’à 5 à 9 fois la capacité des matériaux lithium-ion linkedin.com teslarati.com. En théorie, les batteries Li-S pourraient atteindre 600–800 Wh/kg ou plus, dépassant largement les autres technologies. En pratique, elles n’ont pas encore atteint ces chiffres dans les cellules commerciales, mais les progrès sont constants. Des chercheurs du Fraunhofer ont présenté un prototype Li-S semi-solide projeté autour de 700 Wh/kg batterypoweronline.com, et des startups comme Lyten ont déjà démontré environ 300–350 Wh/kg dans des cellules Li-S de test récentes batterypoweronline.com batterypoweronline.com. Une telle densité d’énergie pourrait doubler l’autonomie d’un véhicule électrique pour le même poids de batterie batterypoweronline.com. Il n’est pas surprenant que des experts qualifient le Li-S de potentiel « Saint Graal du stockage d’énergie » – si ses problèmes techniques sont résolus batterypoweronline.com.

En résumé : Le lithium-soufre offre sur le papier une capacité énergétique inégalée, et les batteries à électrolyte solide promettent également un bond majeur en densité d’énergie. La teneur énergétique du sodium-ion, bien qu’en amélioration, restera plus modeste. Cela suggère que le sodium-ion sera le mieux adapté aux applications où l’autonomie est moins critique (comme les VE à courte portée ou le stockage sur réseau), tandis que les technologies à électrolyte solide et Li-S visent les exigences énergétiques élevées des futurs véhicules électriques longue distance et des avions batterypoweronline.com.

Sécurité : quelle batterie est la plus sûre ?

La sécurité des batteries est primordiale – nous avons tous vu des gros titres sur les incendies de batteries lithium-ion. Les nouvelles technologies abordent la sécurité de différentes manières :

• Sodium-Ion : Les batteries sodium-ion sont généralement considérées comme plus sûres que les lithium-ion standard. D’une part, elles peuvent être complètement déchargées à 0 volt sans dommage, ce qui les rend plus sûres pour le transport et le stockage linkedin.com. Elles n’utilisent pas non plus de lithium métallique, ce qui signifie moins de risque de surchauffe incontrôlée comme celle qui a provoqué des incidents tels que les incendies du Galaxy Note 7 geekwire.com. Un rapport industriel récent cite l’amélioration de la sécurité comme un avantage clé du sodium-ion carnewschina.com. Bien que les cellules sodium utilisent encore des électrolytes liquides inflammables, leur densité énergétique plus faible et leur chimie produisent une chaleur moindre en cas de problème. En résumé, elles sont plus tolérantes et intrinsèquement plus sûres en fonctionnement linkedin.com.
• Tout solide : Les batteries à électrolyte solide sont souvent présentées comme l’option la plus sûre. En remplaçant l’électrolyte liquide volatil par un électrolyte solide stable, elles éliminent pratiquement le risque de fuite ou d’incendie – les cellules sont inflammables dans des conditions normales linkedin.com. L’électrolyte solide supprime également la formation de dendrites de lithium (minuscules filaments métalliques pouvant provoquer des courts-circuits), réduisant encore le risque d’incendie linkedin.com. « Les batteries à électrolyte solide… réduisent efficacement le risque de formation de dendrites de lithium, » note la professeure Shirley Meng de la Pritzker School of Molecular Engineering linkedin.com. Lors des tests, les cellules à électrolyte solide de QuantumScape n’ont montré aucun événement thermique dangereux même sous forte sollicitation geekwire.com. Globalement, les conceptions à électrolyte solide offrent un bond vers la « sécurité intrinsèque », comme le décrit CATL catl.com. La principale réserve est que cette sécurité n’est atteinte qu’une fois la technologie arrivée à maturité – les prototypes actuels sont à petite échelle ; leur passage à grande échelle en toute sécurité fait partie du défi en cours.
• Lithium-soufre : Sur le plan de la sécurité, le lithium-soufre présente un bilan mitigé. D’un côté, les cathodes Li-S utilisent du soufre, un élément bénin et non toxique (contrairement au cobalt ou au nickel). Et contrairement aux cathodes à oxyde métallique, le soufre ne libère pas d’oxygène à haute température, ce qui pourrait rendre les incendies moins probables. Cependant, les batteries Li-S utilisent souvent une anode en lithium métallique et un électrolyte liquide – une combinaison connue pour être sujette aux incendies en cas de mauvaise manipulation (le lithium métallique est très réactif). En somme, une cellule Li-S peut présenter un risque d’incendie similaire, voire supérieur, à celui d’une batterie lithium-ion tant que sa conception n’est pas améliorée. La bonne nouvelle est que certains développeurs de Li-S travaillent activement à améliorer la sécurité. Par exemple, Lyten utilise une anode composite lithium « 3D » spéciale qui élève considérablement le point d’ignition de l’emballement thermique (de ~125 °C à 236 °C lors de leurs tests) batterypoweronline.com. De telles innovations montrent que les batteries Li-S peuvent être rendues beaucoup plus sûres que les premiers prototypes. Cependant, tant que des électrolytes solides ou d’autres dispositifs de sécurité ne sont pas mis en œuvre dans les Li-S, leur niveau de sécurité restera probablement comparable à celui du lithium-ion conventionnel – nécessitant une gestion robuste de la batterie pour éviter la surchauffe.

Conclusion : Les batteries à semi-conducteurs prennent la tête en matière de sécurité grâce à leur conception – pas de liquide, donc beaucoup moins de risque d’incendie. Les cellules sodium-ion obtiennent également de bons résultats en sécurité grâce à leur comportement stable et leur capacité à rester à zéro charge sans incident linkedin.com. La sécurité du lithium-soufre s’améliorera avec de nouveaux designs, mais pour l’instant, elle doit être gérée de façon similaire aux batteries lithium actuelles. Dans tous les cas, les trois prétendants visent à offrir des alternatives plus sûres aux batteries Li-ion actuelles, un soulagement bienvenu pour les consommateurs comme pour les fabricants.

Coût : Quelle est la moins chère à produire ?

Le coût est un facteur critique pour toute nouvelle batterie – les matériaux et la fabrication doivent battre (ou au moins égaler) l’économie du lithium-ion pour être largement adoptés. Voici comment les coûts se comparent :

• Sodium-ion : Un des grands atouts de la technologie sodium-ion est son faible coût. Le sodium est l’un des éléments les plus abondants sur Terre – environ 1000 fois plus courant que le lithium dans la croûte terrestre – et il est bon marché. « Le sodium est un matériau de batterie plus durable que le lithium, » déclare James Quinn, PDG de Faradion, notant qu’il est largement disponible et « il faut 682 fois moins d’eau pour extraire 1 tonne de sodium que de lithium » linkedin.com. De plus, les batteries sodium-ion peuvent utiliser des composants moins chers : par exemple, des collecteurs de courant en aluminium au lieu du cuivre (ce qui fait économiser de l’argent) et des cathodes sans métaux coûteux comme le cobalt. Les estimations placent le coût actuel des cellules sodium de première génération autour de 77 $ par kWh, déjà en dessous des coûts typiques du lithium-ion carnewschina.com. Avec la production de masse, CATL prévoit que les coûts descendent près de 40 $/kWh – soit la moitié du coût des batteries LFP les moins chères d’aujourd’hui carnewschina.com. La fabrication peut aussi utiliser les installations existantes des usines Li-ion avec un minimum de rééquipement linkedin.com, ce qui réduit les dépenses d’investissement. Tout cela signifie que le sodium-ion pourrait devenir une solution ultra-abordable, surtout pour le stockage stationnaire et les véhicules électriques économiques où le faible coût par kWh compte plus que la performance maximale.
• Tout solide : Les batteries tout solide sont actuellement les plus coûteuses à développer. Elles utilisent des matériaux avancés (par exemple, des électrolytes en céramique ou en sulfure, des anodes en feuille de lithium-métal) et nécessitent souvent de nouveaux procédés de fabrication (comme le dépôt sous vide ou le frittage à haute pression) qui ne bénéficient pas encore des économies d’échelle. À l’heure actuelle, produire des cellules tout solide coûte bien plus cher par kWh que les batteries conventionnelles – c’est l’une des raisons pour lesquelles on ne les retrouve pas encore dans les produits. « Le coût de fabrication est encore supérieur à celui des batteries lithium-ion, » prévient la Professeure Shirley Meng linkedin.com. Cependant, on s’attend à une baisse des coûts à mesure que les entreprises affinent la production. En éliminant l’anode en graphite et en utilisant un emballage de sécurité moins encombrant, les conceptions tout solide pourraient à terme réduire le coût des matériaux par cellule. Par exemple, le PDG de QuantumScape, Jagdeep Singh, imagine que leur conception sans anode pourrait simplifier la fabrication et réduire les coûts une fois la production à grande échelle lancée (puisqu’il s’agit essentiellement d’imprimer un mince électrolyte solide et d’ajouter du lithium, plutôt que d’assembler de nombreuses couches de matériaux) geekwire.com geekwire.com. Toyota prévoit également une réduction des coûts de 20 % pour ses premiers packs tout solide par rapport à la technologie actuelle toyota-europe.com toyota-europe.com – bien que cela suppose probablement une production à grande échelle et des avancées techniques. En résumé, le tout solide est cher à court terme, mais la production de masse (fin des années 2020) pourrait réduire l’écart. De nombreux constructeurs automobiles sont prêts à payer un supplément initialement pour les avantages en termes de performance, en s’attendant à ce que les coûts baissent à mesure que les usines montent en puissance.
• Lithium-Soufre : Le lithium-soufre a le potentiel d’être le moins cher de tous en termes de matériaux. Pourquoi ? Le soufre est extrêmement bon marché et abondant – c’est souvent un sous-produit de déchet du raffinage du pétrole. « Le soufre est le matériau de cathode idéal… il est abondant, dispersé à travers le monde, facilement exploitable… pour de nombreuses industries, c’est en fait un déchet, » explique Rob Murano du développeur de batteries Coherent batterypoweronline.com. Il compare le coût de la matière première : le soufre n’ajoute qu’environ 0,07 $ par kWh, contre 30–40 $/kWh pour le nickel/manganèse/cobalt dans les cathodes NMC, ou 10–15 $/kWh pour les cathodes LFP batterypoweronline.com batterypoweronline.com. Cela se traduit par une réduction potentielle de 50 à 70 % du coût du pack. « Lorsque nous regardons le prix que les cellules Li-S peuvent atteindre, il passe en dessous du LFP, » ajoute Celina Mikolajczak, directrice technique des batteries chez Lyten batterypoweronline.com. En fait, si le Li-S atteint la maturité commerciale, les experts prédisent que ses packs de batteries pourraient coûter de moitié à un tiers du prix des packs lithium-ion actuels de taille équivalente batterypoweronline.com. Cependant, la mise en garde est que les prototypes Li-S actuels ont une durée de vie courte – si une batterie meurt prématurément, vous perdez l’avantage du coût en devant la remplacer. Ainsi, la véritable rentabilité du Li-S dépend de la résolution des problèmes de longévité (plus d’informations ci-dessous). La bonne nouvelle est que des entreprises comme Lyten prévoient une production de masse avec des objectifs de coût ambitieux, ce qui implique qu’elles pensent pouvoir offrir à la fois un faible coût et une durée de vie acceptable. Si cela se produit, le lithium-soufre pourrait devenir la batterie économique de référence, en particulier pour les applications à grande échelle où le coût des matériaux domine.

Conclusion : Le sodium-ion montre déjà un avantage en termes de coût grâce à des matières premières bon marché et abondantes ainsi qu’à sa compatibilité avec les procédés de fabrication existants – ce qui en fait un favori pour le stockage d’énergie économique linkedin.com carnewschina.com. Le lithium-soufre pourrait finalement être encore moins cher par kWh, grâce à des coûts de matériaux ultra-faibles, mais il doit surmonter des défis techniques pour tenir cette promesse batterypoweronline.com batterypoweronline.com. Le tout solide est coûteux aujourd’hui mais devrait devenir compétitif à mesure que la production augmentera ; les premiers utilisateurs paieront peut-être plus pour ses avantages, mais les coûts devraient baisser significativement d’ici à la production de masse prévue à la fin de cette décennie toyota-europe.com. En résumé, les trois technologies visent à surpasser le lithium-ion sur le plan du coût à long terme – un facteur crucial pour une adoption généralisée.

Longévité et cycle de vie : laquelle dure le plus longtemps ?

Une batterie qui stocke plus d’énergie, c’est bien – mais pas si elle meurt après quelques cycles de charge. La longévité (durée de vie en cycles) est un autre point de comparaison clé :

• Sodium-Ion : Les batteries sodium-ion peuvent offrir une bonne durée de vie en cycles, même si au départ elles étaient en retard par rapport au lithium-ion. Les premières cellules sodium souffraient d’une durée de vie plus courte, mais les améliorations récentes ont été significatives. Les batteries sodium-ion actuelles peuvent supporter environ 5 000 cycles de charge/décharge avant une perte de capacité significative linkedin.com. Cela se rapproche du niveau des cellules au phosphate de fer lithium (LFP), qui peuvent atteindre ~8 000 cycles ou plus dans certains modèles linkedin.com. En fait, des scientifiques chinois ont récemment porté une batterie sodium à 6 000 cycles grâce à l’utilisation de matériaux d’électrode avancés linkedin.com. Et CATL affirme que sa dernière batterie sodium-ion Naxtra pour véhicules électriques peut atteindre plus de 10 000 cycles – ce qui est équivalent, voire supérieur à aux chimies lithium-ion les plus durables catl.com. (À titre de comparaison, 10 000 cycles dans un véhicule électrique pourraient représenter bien plus d’un million de kilomètres parcourus.) Si ces chiffres se confirment en usage réel, la longévité du sodium-ion sera excellente. À noter : le sodium-ion peut présenter une autodécharge légèrement plus rapide et un taux de charge optimal plus faible que certaines cellules Li-ion carnewschina.com carnewschina.com, mais dans l’ensemble, sa durée de vie devient un atout majeur. Avec de nouveaux développements, on s’attend à ce que les batteries sodium durent facilement une décennie ou plus en stockage réseau, et couvrent la durée de vie d’une voiture typique.
• Tout solide : Les batteries tout solide avaient initialement la réputation d’avoir une durée de vie limitée en raison de problèmes tels que la dégradation des interfaces ou la formation de dendrites traversant l’électrolyte solide. Cependant, des avancées récentes suggèrent que de longues durées de vie sont atteignables. Les premiers tests de QuantumScape ont montré que leurs cellules pouvaient être rechargées à 80 % en 15 minutes et durer encore des centaines de milliers de kilomètres en utilisation VE geekwire.com – indiquant des nombres de cycles bien dans les milliers. Toyota a reconnu que, précédemment, les prototypes tout solide souffraient d’une durée de vie plus courte, mais l’entreprise a annoncé en 2023 qu’elle avait « réalisé des avancées technologiques pour surmonter ce défi [de courte durée de vie] » toyota-europe.com. Ils sont désormais suffisamment confiants pour se concentrer sur la production de masse d’ici 2027-28 avec une durabilité adaptée aux véhicules. Un autre développeur de batteries tout solide, Solid Power, a rapporté des milliers de cycles stables dans ses cellules de test utilisant un électrolyte à base de sulfure. Bien que les chiffres exacts de cycles ne soient pas confirmés publiquement, les éloges de Stanley Whittingham concernant les données de QuantumScape – « Je n’ai vu d’aussi bonnes données nulle part ailleurs » geekwire.com – laissent entendre que la longévité pourrait ne plus être un obstacle majeur. Cela dit, prouver la longue durée de vie dans de grandes cellules à l’échelle automobile est la prochaine étape. Le consensus dans l’industrie est qu’une batterie tout solide bien conçue devrait au moins égaler ou dépasser la durée de vie des cycles du lithium-ion actuel, grâce à son électrolyte solide stable (qui ne se dégrade pas aussi rapidement que les électrolytes liquides au fil du temps) geekwire.com. Nous en aurons la certitude une fois que les prototypes entreront en phase de tests en conditions réelles dans les années à venir.
• Lithium-Soufre : La durée de vie en cycles a été le talon d’Achille des batteries Li-S. Les cellules Li-S traditionnelles ne pouvaient guère durer quelques dizaines de cycles avant de perdre la majeure partie de leur capacité teslarati.com batterypoweronline.com. Le coupable est le « navette polysulfure » : des composés intermédiaires du soufre se dissolvent dans l’électrolyte lors des cycles et causent des ravages, entraînant une dégradation rapide batterypoweronline.com. En conséquence, « Les cellules Li-S ne survivent généralement pas à de nombreux cycles », comme l’a noté sans détour un rapport industriel batterypoweronline.com. Cependant, une R&D intensive prolonge régulièrement la durée de vie des Li-S. En 2021, certains chercheurs avaient porté les Li-S à des centaines de cycles, souvent au prix d’autres facteurs teslarati.com. Avançons jusqu’en 2024 : Lyten a annoncé que son dernier prototype de cellule Li-S pouvait atteindre 250–300 cycles à pleine profondeur de décharge (variations de 100 %) tout en conservant 70 % de capacité batterypoweronline.com. Avec une utilisation plus douce (par exemple, des cycles partiels de 20 % de profondeur), ils ont même observé 2 000 cycles avec une perte minime batterypoweronline.com. Il s’agit d’une amélioration spectaculaire, soit un doublement de la durée de vie en cycles chaque année ces dernières années. « Dans quelques années, pouvons-nous atteindre 1 000 cycles ? Nous le pensons, » a déclaré Celina Mikolajczak de Lyten, exprimant sa confiance dans la poursuite des progrès batterypoweronline.com batterypoweronline.com. Des avancées académiques soutiennent cet optimisme : une équipe de l’Université du Michigan a récemment utilisé une membrane en fibre de Kevlar pour arrêter la navette polysulfure, permettant des cellules Li-S de 1 000 cycles en laboratoire teslarati.com teslarati.com. Ces avancées suggèrent que le lithium-soufre pourrait bientôt atteindre la plage de 500 à 1 000 cycles nécessaire pour une utilisation pratique. Cela serait suffisant pour de nombreuses applications (par exemple, 1 000 cycles profonds pourraient équivaloir à ~300 000 miles dans un VE). Cependant, le Li-S devra prouver qu’il peut s’approcher de la longévité de plusieurs milliers de cycles du lithium-ion pour une adoption véritablement grand public. Sa durée de vie calendaire (durée de conservation sur plusieurs années) est également un domaine étudié, bien que les premiers résultats indiquent qu’après une chute initiale de capacité le premier mois, les cellules Li-S peuvent conserver leur charge pendant des mois sans perte majeure batterypoweronline.com.

Conclusion : Les batteries sodium-ion et à électrolyte solide montrent toutes deux la capacité d’atteindre ou de dépasser la durée de vie des batteries lithium-ion actuelles – avec des milliers de cycles possibles linkedin.com catl.com. La technologie lithium-soufre partait de beaucoup plus loin, mais une innovation agressive l’a rapprochée de la viabilité, avec des centaines de cycles démontrés et une voie réaliste vers une durée de vie de mille cycles dans un avenir proche batterypoweronline.com teslarati.com. En termes de longévité, les trois candidats sont en bonne voie pour fournir des batteries pouvant durer toute la vie d’un appareil ou d’un véhicule typique – bien que le Li-S reste celui à surveiller pour de nouvelles améliorations.

Impact environnemental : quelle est la plus verte ?

Au-delà des performances et du coût, il est crucial de se demander : quel est l’impact de ces batteries sur l’environnement ? De l’extraction des ressources à la fin de vie, voici comment elles se comparent :

• Sodium-Ion : Les batteries sodium-ion obtiennent de très bons résultats sur les facteurs environnementaux. L’avantage le plus évident est que le sodium est abondant et largement disponible – contrairement au lithium, il n’est pas concentré dans quelques pays ni lié à une exploitation minière intensive dans des écosystèmes fragiles. L’extraction du sodium (souvent à partir de sel ou de saumure) nécessite beaucoup moins d’eau que l’extraction du lithium à partir de salars. En fait, la production de lithium peut nécessiter des centaines de fois plus d’eau que la production d’une quantité équivalente de sodium linkedin.com. Cette utilisation d’eau considérablement réduite rend la technologie sodium-ion plus durable et plus respectueuse des communautés dans les régions minières. De plus, les cellules sodium-ion utilisent généralement pas de cobalt ni de nickel, s’appuyant sur des matériaux comme le fer, le manganèse ou des analogues du bleu de Prusse pour les cathodes. Cela évite les problèmes environnementaux et éthiques bien documentés liés à l’extraction du cobalt (par exemple en RDC). Même l’anode peut être plus écologique : le sodium-ion utilise du carbone dur (souvent issu de déchets de biomasse) au lieu du graphite, et il permet d’utiliser des collecteurs de courant en aluminium (plus faciles à recycler que le cuivre et dont la production a une empreinte environnementale différente, souvent plus faible) linkedin.com. Enfin, la possibilité de réaménager les usines de batteries existantes pour la production de sodium linkedin.com signifie qu’il n’est pas nécessaire de construire entièrement de nouvelles chaînes d’approvisionnement – ce qui réduit l’empreinte carbone de la montée en puissance. En somme, le sodium-ion est fréquemment cité comme une alternative plus respectueuse de l’environnement au lithium-ion linkedin.com, offrant de bonnes performances sans le lourd tribut de l’extraction de métaux rares.
• Lithium tout solide : Les batteries à l’état solide présentent certaines similitudes environnementales avec les batteries lithium-ion actuelles, car elles utilisent toujours du lithium et souvent des métaux de cathode similaires (comme le nickel, le manganèse, etc., selon la conception). Cela signifie qu’elles n’éliminent pas le besoin d’extraction du lithium ni l’utilisation de métaux à forte densité énergétique. Cependant, il existe certains avantages écologiques. Premièrement, parce que les cellules à l’état solide peuvent stocker plus d’énergie dans moins de matière (densité énergétique plus élevée), il faut moins de matières premières par kWh de stockage obtenu. Par exemple, si une batterie à l’état solide a une densité énergétique 50 % supérieure, un VE pourrait nécessiter 2/3 de la masse de batterie pour la même autonomie – ce qui pourrait réduire la quantité totale de matériaux (et d’extraction) nécessaire pour ce pack. Deuxièmement, les batteries à l’état solide améliorent la sécurité et la longévité, ce qui a des avantages environnementaux : une batterie moins sujette aux incendies ou à la dégradation signifie moins de remplacements et moins de déchets électroniques au fil du temps. De plus, leur nature ininflammable pourrait simplifier le recyclage (pas de risque d’incendie lors du broyage/déchiquetage des anciennes cellules). En revanche, la production de certains types d’électrolytes solides peut impliquer des procédés énergivores ou des produits chimiques nouveaux (comme les sulfures qui doivent être manipulés avec précaution pour éviter le dégagement de gaz toxiques). Une analyse complète du cycle de vie (ACV) montre que les cellules à l’état solide peuvent avoir un impact environnemental plus faible, surtout si elles permettent des VE plus légers qui consomment moins d’énergie. Mais cela dépend en grande partie de la chimie spécifique. Notamment, si la technologie à l’état solide permet une utilisation plus large de cathodes sans cobalt (comme le nickel élevé ou même le phosphate de fer-lithium sous forme solide), cela éliminerait complètement les problèmes liés au cobalt. Certaines entreprises explorent effectivement des conceptions à l’état solide sans cobalt. En résumé, les batteries à l’état solide devraient être plus propres à l’usage (grâce à la sécurité et à la durée de vie) mais reposent toujours sur le lithium et des métaux nécessitant une extraction intensive – ainsi, leur bilan écologique dépend du choix des matériaux et des progrès du recyclage. Il s’agit d’une amélioration environnementale évolutive, plutôt que d’un changement radical.
• Lithium-Soufre : Les batteries lithium-soufre offrent des avantages environnementaux convaincants grâce à leurs matériaux. La cathode est constituée de soufre, qui est bon marché, non toxique et extrêmement abondant – souvent obtenu comme déchet issu du raffinage du pétrole et du traitement du gaz naturel linkedin.com batterypoweronline.com. Utiliser le soufre dans les batteries permet de revaloriser efficacement des déchets industriels en stockage d’énergie propre, un grand pas pour la durabilité. Les cellules Li-S ne contiennent également ni cobalt, ni nickel, ni manganèse batterypoweronline.com, évitant ainsi l’extraction de ces métaux lourds et la pollution associée. Cela signifie qu’un futur véhicule électrique équipé d’un pack Li-S ne serait pas lié aux minerais de conflit ou aux mines de nickel et de cobalt nuisibles à l’environnement. De plus, l’abondance du soufre permet une chaîne d’approvisionnement plus localisée ; comme le note Celina Mikolajczak, « On peut pratiquement fabriquer des cellules Li-S sur n’importe quel continent avec une chaîne d’approvisionnement locale » batterypoweronline.com – réduisant ainsi l’empreinte carbone liée au transport longue distance des matériaux. Côté anode, le Li-S utilise du lithium métal, il partage donc l’impact de l’extraction du lithium avec les autres batteries à base de lithium. Cependant, comme le Li-S a une énergie massique très élevée, il pourrait utiliser moins de lithium par kWh de stockage que le lithium-ion actuel (qui nécessite un excès de lithium dans les cathodes et anodes). Il existe également des indices selon lesquels les cellules Li-S pourraient être plus tolérantes aux extrêmes de température teslarati.com, ce qui pourrait les rendre plus efficaces dans divers climats (un avantage environnemental indirect). Le principal inconvénient environnemental du Li-S survient si la durée de vie en cycles est faible – une batterie devant être remplacée fréquemment génère plus de déchets et de consommation de ressources. Comme discuté, cependant, des améliorations visent à amener la durée de vie du Li-S au niveau des autres. Si cela réussit, une batterie Li-S pourrait être l’une des options les plus écologiques : son principal matériau actif est essentiellement un sous-produit recyclable, et l’élimination des métaux difficiles à obtenir la rend plus durable. En fait, on pourrait dire que le Li-S rapproche le stockage d’énergie d’un modèle d’économie circulaire : utiliser des éléments abondants et recyclables (comme le soufre et même du carbone recyclé dans certains modèles) pour alimenter l’avenir.

Conclusion : Les trois alternatives cherchent toutes à être plus respectueuses de l’environnement que les batteries lithium-ion actuelles, mais de manières différentes. Le sodium-ion se distingue en matière de durabilité grâce à des matériaux bon marché et abondants (sodium, fer) et à une utilisation minimale de l’eau lors de l’extraction linkedin.com. Le lithium-soufre est également attractif pour son utilisation du soufre (transformant un déchet en ressource) et l’évitement des métaux de conflit batterypoweronline.com batterypoweronline.com. Le lithium à électrolyte solide ne modifie pas aussi radicalement la composition des matières premières, mais ses gains d’efficacité et de sécurité contribuent à des résultats plus écologiques sur la durée de vie de la batterie. Il est important de noter que les trois pourraient réduire la dépendance à des éléments rares et problématiques (comme le cobalt) et permettre des chaînes d’approvisionnement plus recyclables et diversifiées – un changement positif alors que le monde augmente la production de batteries.

Évolutivité et adoption industrielle : Quand et où ?

Une percée en laboratoire dans le domaine des batteries est enthousiasmante – mais la vraie question est dans combien de temps ces technologies pourront-elles être produites à grande échelle et arriver sur le marché ? Voici un aperçu de l’évolutivité et des dernières avancées industrielles pour chacune :

• Sodium-Ion : Parmi les trois, le sodium-ion est en train de se produire maintenant. Il entre déjà en production de masse en 2023-2024. Le géant chinois des batteries CATL a dévoilé en 2023 la première batterie sodium-ion pour véhicules électriques produite en série au monde (appelée « Naxtra ») et a commencé à l’intégrer dans des voitures électriques fin 2023 carnewschina.com carnewschina.com. Par exemple, Chery Automobile a annoncé que son nouveau mini-SUV électrique iCAR utilisera les batteries sodium-ion de CATL, et BYD (un autre acteur majeur des batteries pour VE) déploie des batteries sodium-ion dans ses modèles à bas coût comme la BYD Seagull carnewschina.com carnewschina.com. Notamment, ces entreprises utilisent d’abord des systèmes de batteries hybrides – mélangeant des cellules sodium-ion et lithium-ion dans un même pack – pour équilibrer les avantages et inconvénients carnewschina.com. Cette approche « double chimie » permet aux VE de bénéficier du faible coût et des performances par temps froid du sodium, tout en profitant d’un gain d’autonomie grâce à certaines cellules lithium. Cela souligne que le sodium-ion est considéré comme complémentaire au lithium-ion, et pas nécessairement comme un remplacement total dans les voitures. Au-delà des véhicules, le sodium-ion se développe rapidement pour le stockage stationnaire d’énergie (batteries pour le réseau), où sa densité énergétique plus faible n’est pas un gros problème mais où le faible coût et la longue durée de vie sont de grands avantages linkedin.com. Des entreprises comme Natron (aux États-Unis) et Faradion (Royaume-Uni, désormais propriété de Reliance Industries en Inde) développent la production de cellules sodium-ion destinées au réseau. Selon Maria Forsyth de l’Université Deakin, le coût et l’effort pour convertir une usine de batteries lithium en sodium sont assez faibles, ce qui signifie que « l’échelle de la production de batteries sodium peut être rapidement augmentée » linkedin.com. En effet, les analystes notent que la Chine a mis en place une chaîne d’approvisionnement sodium-ion à une vitesse impressionnante après la présentation de CATL en 2021. Avec plusieurs usines prévues ou en construction, le sodium-ion est prêt à prendre une part de marché significative dans des niches comme les VE à deux roues, les voitures abordables et le stockage d’énergie renouvelable dans les prochaines années. D’ici 2025, on devrait s’attendre à voir des batteries sodium-ion dans une variété de produits grand public à l’échelle mondiale, ce qui en fait la technologie la plus immédiatement évolutive parmi les trois.
• Tout à l’état solide : Les batteries à l’état solide suivent un calendrier légèrement plus long, mais la course à leur industrialisation est intense. Des dizaines d’entreprises et de constructeurs automobiles investissent massivement pour commercialiser la technologie à l’état solide. Toyota est un leader dans ce domaine – il prévoit de commencer la production de batteries à l’état solide d’ici 2027-28 pour les véhicules électriques de nouvelle génération toyota-europe.com. En fait, Toyota a récemment annoncé une « BEV Factory » dédiée pour lancer des véhicules électriques avancés en 2026, et la technologie à l’état solide est prévue pour les modèles haute performance un an ou deux après cela toyota-europe.com toyota-europe.com. La startup QuantumScape, soutenue par Volkswagen, a expédié des échantillons de cellules à l’état solide à 24 couches à des partenaires automobiles en 2022 et construit une ligne de production pilote, visant une commercialisation autour de 2025-2026 geekwire.com geekwire.com. Un autre acteur, Solid Power (en partenariat avec BMW et Ford), développe une ligne pilote pour des cellules EV à l’état solide utilisant des électrolytes à base de sulfure ; ils prévoient de livrer des prototypes de batteries automobiles pour des tests et de passer à la production de masse plus tard dans la décennie. De façon impressionnante, Solid Power affirme que sa conception pourrait alimenter 800 000 véhicules électriques par an d’ici 2028 une fois leur expansion prévue achevée linkedin.com. Parmi les autres initiatives notables figurent Samsung et Hyundai en Corée du Sud, qui ont présenté des prototypes à l’état solide (Samsung a dévoilé une cellule à haute densité en 2020), ainsi qu’une entreprise taïwanaise, ProLogium, qui vise à fournir les constructeurs automobiles d’ici le milieu des années 2020. Bien qu’aucune batterie entièrement à l’état solide n’ait encore atteint le marché grand public, les progrès sont constants et les premiers déploiements réels pourraient en fait avoir lieu dans des appareils plus petits : par exemple, Samsung serait sur le point d’utiliser une batterie à l’état solide dans une future montre connectée, comme essai à faible risque. L’industrialisation de l’état solide implique de surmonter des défis de fabrication (couches d’électrolyte solide très fines, nouvelles méthodes d’assemblage), mais la confiance grandit. « Les percées dans ce domaine émergent constamment, » écrit l’analyste Freya Zeng, notant que ce qui ressemblait autrefois à un projet scientifique impossible à industrialiser se rapproche désormais de la réalité des usines linkedin.com linkedin.com. Le consensus est que 2030 verra les batteries à l’état solide bbatteries dans de nombreux véhicules haut de gamme, avec une présence significative sur le marché peut-être dès 2027 sur des modèles limités. Les constructeurs automobiles visent généralement la seconde moitié des années 2020 pour lancer les premiers véhicules électriques alimentés par batteries à électrolyte solide, d’abord dans les segments premium (où le coût est moins critique), puis sur des modèles plus larges à mesure que le volume de production augmente et que les coûts diminuent.
• Lithium-soufre : Le lithium-soufre est encore un peu éloigné d’une utilisation quotidienne, mais il n’est plus seulement une curiosité académique – il se dirige vers la commercialisation dans des applications spécifiques. Un développement enthousiasmant : LG Energy Solution (le deuxième plus grand fabricant de batteries pour véhicules électriques au monde) a annoncé avoir fait voler avec succès un drone alimenté par une batterie lithium-soufre, et LG prévoit de produire en masse des batteries Li-S d’ici 2027 avec une densité énergétique environ « deux fois supérieure à celle des batteries lithium-ion » linkedin.com. Cela suggère que LG voit une voie pour rendre le Li-S viable pour des produits réels (drones aujourd’hui, peut-être aviation électrique ou véhicules électriques demain). En Allemagne, la startup Theion développe activement des cellules Li-S destinées au marché des véhicules électriques, travaillant à prolonger la durée de vie des cycles et à gérer la chimie du soufre linkedin.com. Aux États-Unis, Lyten construit une ligne de production pilote de 100 MWh en 2025 et vise une usine Li-S de 6 GWh d’ici 2027 batterypoweronline.com – ce qui signifie qu’ils anticipent des commandes commerciales pour des véhicules de livraison, des équipements lourds, et peut-être des séries automobiles de niche batterypoweronline.com. Et bien que le pionnier britannique du Li-S OXIS Energy ait fait faillite en 2021 avant d’atteindre la production de masse, sa propriété intellectuelle a été acquise par Johnson Matthey, ce qui indique un intérêt continu pour le potentiel de la technologie. Les premiers adoptants du Li-S seront probablement des secteurs qui ont besoin de la plus haute densité énergétique et peuvent tolérer une durée de vie des cycles plus courte au départ. Pensez à l’aérospatiale et à l’aviation (où le poids est primordial) – en effet, Susanne Doerfler du Fraunhofer a souligné que « l’aviation est l’application la plus prometteuse [pour le Li-S], car nous avons besoin de batteries légères, et chaque kilogramme compte » batterypoweronline.com. Les drones de haute altitude, les avions électriques et les projets spatiaux/satellites testent déjà des cellules Li-S. Par exemple, le drone solaire HAPSMobile et d’autres ont expérimenté les batteries Li-S pour permettre des vols ultra-longs. À mesure que ces succès s’accumulent, le Li-S se rapprochera des voitures électriques. Nous pourrions voir des véhicules électriques de luxe en série limitée ou des hypercars utilisant le Li-S à la fin des années 2020 comme vitrine (où le coût n’est pas un problème), mais une utilisation automobile plus large attendra probablement les années 2030, lorsque la durée de vie des cycles et la fiabilité atteindront les normes grand public. En résumé, le lithium-soufre monte progressivement en puissance, avec environ 2 à 3 ans de retard sur le calendrier du tout-solide. Les entreprises visent 2025–2028 pour une production initiale et des usages spécialisés, dans l’espoir que des améliorations continues ouvriront des marchés plus vastes peu après. Si la R&D en coursporte ses fruits, les batteries Li-S pourraient changer la donne pour l’industrie des véhicules électriques au cours de la prochaine décennie.

Défis de fabrication : Qu’est-ce qui les freine ?

Chacune de ces technologies de batteries présente des défis de fabrication uniques qu’il faut surmonter pour qu’elles puissent être produites efficacement et avec une haute qualité :

• Sodium-Ion : Heureusement, les batteries sodium-ion bénéficient d’une grande facilité de fabrication. Elles ont été conçues pour être, autant que possible, un remplacement direct du lithium-ion sur les lignes de production. Comme le note la Professeure Maria Forsyth, du point de vue d’une usine « les usines de batteries lithium-ion existantes peuvent être légèrement modifiées pour produire des batteries sodium » linkedin.com. Cela signifie que les entreprises n’ont pas besoin d’inventer un tout nouveau processus d’assemblage – elles peuvent utiliser le même équipement pour le revêtement des électrodes, l’assemblage des cellules, etc., avec des ajustements pour les matériaux spécifiques au sodium. Les défis qui existent incluent le développement de matériaux de cathode haute performance (comme les oxydes en couches ou les analogues du bleu de Prusse qui fonctionnent bien avec le sodium) à grande échelle – ces matériaux sont différents des cathodes au lithium bien établies, donc les chaînes d’approvisionnement sont en train de se mettre en place. De plus, l’anode pour le sodium-ion utilise souvent du carbone dur ; produire un carbone dur de qualité constante et élevée à partir de sources durables est un domaine de travail en cours. Un autre défi : assurer la longévité – car les ions sodium sont plus gros, ils peuvent provoquer une plus grande expansion dans les matériaux d’électrode. Les fabricants doivent affiner la conception des électrodes pour s’adapter à cela sans fissuration ni dégradation rapide. Globalement, cependant, aucune étape de fabrication exotique n’est nécessaire pour le sodium-ion, ce qui se reflète dans le fait que plusieurs grandes usines de batteries en Chine sont déjà en cours de mise en service pour les cellules sodium. On peut dire que le risque de fabrication pour le sodium-ion est relativement faible et c’est l’une des raisons pour lesquelles c’est la première de ces technologies à arriver sur le marché.
• Tout à l’état solide : Les batteries à l’état solide font face aux défis de fabrication les plus importants. Fabriquer une cellule à l’état solide est très différent de fabriquer une batterie traditionnelle. Le cœur du système est le séparateur électrolyte solide – qui peut être une fine feuille de céramique (comme dans le design de QuantumScape) ou une couche vitreuse à base de sulfure (comme dans le design de Solid Power). Les céramiques doivent être frittées ou déposées en couches extrêmement fines (de l’ordre de dizaines de microns ou moins) sans fissures ni défauts, ce qui est difficile à réaliser rapidement et uniformément à grande échelle. QuantumScape, par exemple, a dû développer un procédé de fabrication propriétaire pour son séparateur en céramique et son design sans anode geekwire.com. Passer de couches uniques de taille laboratoire à des cellules en pochette multicouches, puis à la production de masse, est une tâche ardue. La professeure Shirley Meng a souligné que « les batteries à l’état solide pourraient rencontrer des défis plus importants pour le passage à la production à grande échelle » – les procédés ne sont tout simplement pas aussi matures que l’enroulement de cellules à électrolyte liquide linkedin.com. Un autre défi : l’ingénierie des interfaces – obtenir un contact constant et intime de l’électrolyte solide avec les électrodes sur de grandes surfaces. Le moindre petit espace ou point rugueux peut créer de la résistance ou permettre la formation de dendrites. Cela nécessite souvent de presser les composants ensemble sous pression ou d’ajouter des revêtements intercalaires spéciaux, ce qui complique la fabrication. L’état solide impose aussi la nécessité d’environnements de production extrêmement secs et propres (l’humidité peut ruiner certains électrolytes solides, en particulier le lithium métal et les sulfures qui réagissent pour former du gaz de sulfure). Maintenir de telles conditions à l’échelle d’une gigafactory sera coûteux. Enfin, les tests et le contrôle qualité pour les cellules à l’état solide sont un territoire nouveau – on ne peut pas utiliser exactement les mêmes techniques de formation et de test à grande vitesse que pour les cellules à électrolyte liquide. Tous ces obstacles signifient que même si l’état solide fonctionne en laboratoire, fabriquer des millions de cellules sans défauts par an est le principal obstacle. Les entreprises s’attaquent à ce problème en construisant des lignes pilotes (la ligne QS-0 de QuantumScape, l’usine pilote de Solid Power, la future ligne de Toyota) pour résoudre les problèmes. Les prochaines années seront cruciales pour affiner la fabrication. Beaucoup dans le domaine disent que la question n’est pas « si » mais « quand » – avec suffisamment d’investissements et de talents en ingénierie, les défis seront relevés, mais cela pourrait prendre un peu plus de temps et d’investissements que prévu initialement. D’ici la fin des années 2020, nous devrions savoir s’ils ont percé le secret de la production de masse de batteries à l’état solide avec un rendement élevé.
• Lithium-Soufre : La fabrication de batteries lithium-soufre présente ses propres défis, principalement liés à la gestion de la chimie inhabituelle. Contrairement au lithium-ion, qui est une chimie d’intercalation, le Li-S est une chimie de conversion – du soufre au sulfure de lithium et inversement – ce qui provoque d’énormes changements de volume (la cathode de soufre peut se dilater d’environ 78 % lors d’une décharge complète) teslarati.com. Concevoir une cellule capable de supporter ces gonflements et contractions répétés est difficile ; cela nécessite des liants durables et des conceptions de cellules flexibles. Il y a aussi le fameux shuttle des polysulfures – le soufre qui se dissout et migre vers l’anode. En fabrication, cela implique une attention particulière à la conception de la cellule : on ajoute souvent un revêtement de séparateur ou une membrane pour piéger ces polysulfures (comme la membrane à base de Kevlar issue des recherches de l’Université du Michigan teslarati.com). L’intégration de telles membranes ou de séparateurs avancés ajoute des étapes à la production. De plus, comme le soufre est un isolant, les cathodes Li-S nécessitent beaucoup de carbone conducteur mélangé, et parfois des nanomatériaux innovants (par exemple, la structure de graphène 3D de Lyten) batterypoweronline.com. Mélanger et enduire ces cathodes de façon uniforme à grande échelle n’est pas trivial – trop peu de carbone et le soufre ne délivrera pas de puissance ; trop et on perd en densité énergétique. Côté anode, l’utilisation de feuille de lithium métal est également un défi : le lithium métal est très réactif à l’air et à l’humidité, donc l’assemblage des cellules doit se faire en salle sèche, et manipuler des feuilles fines de lithium sans les endommager est difficile. Certains développeurs Li-S évitent la feuille de lithium pur en utilisant des anodes protégées alternatives ou des stratégies de prélithiation, ce qui peut simplifier la production au prix de plus d’étapes dans la préparation des matériaux. Un autre défi de fabrication est le contrôle qualité : s’assurer que chaque cellule a bien converti tout le soufre lors de la formation (premiers cycles de charge) et qu’il ne reste pas de polysulfures résiduels qui pourraient réduire la durée de vie. Comme personne n’a encore produit de Li-S à grande échelle, il y a une courbe d’apprentissage similaire à celle du lithium-ion dans les années 1990 – il faut s’attendre à des essais et des erreurs. En effet, la faillite d’OXIS Energy en 2021, après avoir construit une ligne pilote, a illustré à quel point atteindre des rendements commerciaux et une fiabilité pour le Li-S était plus difficile que prévu. Cependant, le secteur a beaucoup appris depuis. Le fait qu’un géant industriel comme LG Energy Solution vise une production de masse en 2027 montre la confiance dans la capacité à maîtriser ces enjeux de fabrication dans ce calendrier linkedin.com. Ils ont probablement résolu de nombreux problèmes (peut-être en utilisant des additifs ou des architectures semi-solides pour contenir le soufre). Des startups comme Lyten et Sion Power (qui s’est tournée vers une approche hybride Li-S) développent également un savoir-faire de fabrication à plus petite échelle aujourd’hui. On peut s’attendre à ce que les premières usines Li-S produisent des volumes relativement faibles (quelques centaines de MWh par an) le temps d’optimiser les procédés, avec une montée en puissance progressive à mesure que la régularité est prouvée. En résumé, Les défis de fabrication du lithium-soufre tournent autour du contrôle de sa chimie complexe à grande échelle – mais les progrès constants en ingénierie des matériaux ouvrent la voie. Comme l’a plaisanté un chercheur, si ces problèmes sont résolus, le Li-S devient véritablement « le saint Graal » des batteries batterypoweronline.com batterypoweronline.com – et c’est précisément sur la résolution de ces problèmes que se concentrent les efforts actuels.

Conclusion : La route à venir pour les batteries de nouvelle génération

La course à la prochaine technologie de batterie dominante est bien lancée, et il ne s’agit pas tant d’un sprint unique que de trois courses menées en parallèle. Chaque prétendant – sodium-ion, tout solide et lithium-soufre – excelle dans certains domaines et rencontre des difficultés dans d’autres, et chacun trouvera probablement sa propre niche sur le vaste marché des batteries.

• Les batteries sodium-ion s’imposent comme le champion pratique de l’accessibilité et de la sécurité à court terme. Elles ne surpasseront peut-être pas le lithium-ion en densité d’énergie, mais leur faible coût, la sécurité d’approvisionnement en ressources et la facilité de fabrication leur offrent une voie rapide vers le déploiement. Ne soyez pas surpris si, dans quelques années, votre batterie domestique de secours ou votre voiture électrique économique affiche fièrement une batterie sodium-ion, offrant des performances fiables à faible coût. Comme l’a dit le PDG de Faradion, « Le sodium est un matériau de batterie plus durable que le lithium » linkedin.com – et l’industrie en prend clairement acte avec une montée en puissance rapide.
• Les batteries lithium tout solide sont le poids lourd high-tech – un peu plus éloignées de la production de masse, mais prêtes à redéfinir ce que les batteries peuvent offrir aux voitures et appareils grand public. En remplaçant le liquide par du solide, elles promettent des bonds en autonomie, en charge rapide et en sécurité qui pourraient enfin rendre les voitures électriques indéniablement supérieures aux véhicules à essence sur tous les plans. Des entreprises comme Toyota, Volkswagen et Samsung investissent des milliards pour réussir le tout solide. Le calendrier (milieu à fin des années 2020 pour les premiers modèles) signifie que les consommateurs devront patienter encore un peu. Mais au vu des progrès – avec des experts comme le lauréat du Nobel Stan Whittingham qualifiant le tout solide de véritable « percée pour les véhicules électriques » geekwire.com – l’attente semble justifiée. Une fois la production à l’échelle atteinte, les batteries tout solide pourraient devenir la nouvelle norme pour l’électronique haut de gamme et les véhicules électriques, avant de se généraliser à tous les segments grâce aux économies d’échelle.
• Les batteries lithium-soufre sont la carte joker – avec le plus grand potentiel, mais aussi le plus à prouver. Elles exercent une fascination quasi mythique : imaginez un véhicule électrique parcourant plus de 1 300 km avec une seule charge et coûtant moins cher que les batteries actuelles de 480 km, car fabriqué à partir de soufre et de lithium – c’est ce que promet le Li-S. Et de façon remarquable, chaque année les rapproche de la réalité, en résolvant des problèmes de durée de vie et de stabilité autrefois jugés rédhibitoires. Les prochaines années verront probablement le Li-S utilisé dans des domaines de pointe (drones, aérospatiale, peut-être des camions ultra longue distance) où sa nature unique à haute énergie et légèreté brille malgré une durée de vie plus courte. Une fois ces premiers marchés établis et la technologie mûrie (peut-être avec l’aide de conceptions hybrides ou d’électrolytes solides pour maîtriser le soufre), le Li-S pourrait faire son entrée dans l’arène des véhicules électriques. Les voix de l’industrie sont optimistes mais prudentes – « aucune batterie Li-S commerciale n’est encore disponible, en raison d’un certain nombre de défis » batterypoweronline.com, souligne un rapport, tout en détaillant les avancées qui répondent justement à ces défis. Si le lithium-soufre tient ne serait-ce qu’une partie de ses promesses, il bouleversera le transport durable et le stockage sur réseau, en complément des autres technologies.

Il est également possible que aucune technologie ne « l’emporte » totalement. Nous pourrions plutôt avoir un écosystème de batteries diversifié : le sodium-ion offrant un stockage rentable pour le réseau et des voitures abordables, le tout-solide alimentant des véhicules électriques hautes performances et des gadgets grand public, et le lithium-soufre permettant des batteries ultra-légères et longue durée pour des besoins spécialisés. Comme l’a judicieusement noté la professeure Maria Forsyth, « il n’est pas nécessaire de remplacer le lithium dans toutes les batteries ; [l’objectif est] de déployer la bonne technologie de batterie au bon endroit » linkedin.com. Au final, le véritable gagnant est le consommateur et la planète – car cette concurrence stimule l’innovation vers des batteries plus sûres, moins chères, plus durables et plus performantes que jamais. La révolution des batteries des années 2020 bat son plein, et elle avance à toute allure sur non pas un, mais trois fronts.

Sources : Les informations et citations de ce rapport proviennent des dernières analyses sectorielles, d’entretiens avec des experts et d’annonces d’entreprises, y compris des rapports de chercheurs et dirigeants du secteur des batteries linkedin.com linkedin.com batterypoweronline.com geekwire.com toyota-europe.com, ainsi que des actualités sur les récentes avancées technologiques de sociétés de premier plan telles que CATL, Toyota, LG, QuantumScape et d’autres catl.com carnewschina.com linkedin.com toyota-europe.com. Toutes les sources sont citées dans le texte pour vérification. Le secteur des batteries évolue rapidement, alors restez à l’écoute – l’expérience de laboratoire d’aujourd’hui pourrait devenir le produit vedette de demain, alors que la nouvelle génération de batteries passe de la recherche au déploiement. linkedin.com batterypoweronline.com