Les fabricants de batteries explorent plusieurs pistes pour « l’après » LFP (batteries sans cobalt), en mettant particulièrement l’accent sur une meilleure densité énergétique et un poids réduit. Une étude récente révèle que les accumulateurs dotés d’un anode et silicone-silicium pourrait être la voie à suivre.
L’avenir de la voiture électrique et son évolution dépendent beaucoup de la science des batteries. A l’heure où nous rédigeons ces lignes, la majorité des batteries qui équipent nos véhicules électriques sont de chimie NMC (nickel-manganèse-cobalt) et LFP (lithium-fer-phosphate, sans cobalt) dans une moindre mesure.
Ces batteries ont leurs avantages et inconvénients que nous vous avons expliqués dans une fiche détaillée. Mais avec les progrès de la recherche et du développement autour des batteries, les scientifiques s’intéressent à d’autres chimies et certaines d’entre elles ont un brillant avenir.
Le silicium pour remplacer le graphite ?
Parmi eux se trouvent des batteries avec un anode et silicone-silicium (parfois appelées batteries « silo silicium »), une évolution prometteuse dans le domaine des batteries lithium-ion. Ces technologies visent à remplacer partiellement ou totalement les anodes traditionnelles en graphite par du silicium ou un composite silicone-silicium.
Le silicium peut stocker jusqu’à 10 fois plus d’énergie que le graphitepermettant de développer des batteries plus compactes et légères, avec une autonomie étendue pour les appareils électroniques et les véhicules électriques. Ces batteries pourraient réduire la fréquence de recharge et accélérer l’adoption des véhicules électriques, tout en restant compatible avec les procédés de fabrication actuels.
Bien évidemment, comme toute technologie, il existe des contraintes, notamment l’expansion volumique du silicium lors de la charge, qui provoque des fissures et limite la durée de vie des batteries. Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs développent des nanostructures, des matériaux composites, des revêtements spéciaux et des électrolytes avancés.
Si ces solutions sont mises en œuvre avec succès, les batteries au silicium pourraient révolutionner non seulement les véhicules, mais aussi les appareils électroniques et le stockage d’énergie stationnaire.
Que disent les chiffres ?
C’est aussi ce que révèle une étude récente Énergie Paracletune société américaine spécialisée dans le domaine des anodes en silicium qui annonce que cette technologie pourrait réduire le poids des batteries de 50% tout en doublant leur autonomie.
L’étude montre que la technologie SILO Silicon permet de réduire « un pack batterie de 80 kWh de 7 000 cellules pesant 565 kg jusqu’à moins de 2 000 cellules pesant seulement 150 kg, soit une réduction de 73 % ». En plus d’améliorer les performances et l’efficacité des véhicules, « un pack de 300 kg équipé de cette technologie peut fournir 160 kWh, doublant l’autonomie de 290 miles (467 km) à plus de 580 miles (933 km) ».
Des chiffres alléchants sur le papier, mais seulement sur le papier pour le moment. Au moment d’écrire ces lignes, la seule application concrète se trouve sous la nouvelle Mercedes Classe G électrique, qui dispose d’une batterie avec une nouvelle anode en silicone, qui remplace le graphite, fruit d’une alliance entre Mercedes et l’entreprise californienne. Sila, une entreprise spécialisée dans ce domaine.
La technologie développée par Sila promettait d’augmenter la densité énergétique d’environ 20 % par rapport à une batterie « classique » de capacité équivalente.
Selon la société américaine, seulement 20 minutes seraient nécessaires pour récupérer pas moins de 80% de chargemême si Sila s’est bien gardé de préciser la puissance nécessaire. L’entreprise a également souligné la réduction significative du poids, de l’ordre de 15 %, sans oublier une taille réduite de 20 %. Enfin, la conception de cette batterie générerait 50 à 75% de CO2 moins par kWh que le graphite.
Cette année, nous avons pu tester la Mercedes Classe G 580 équipée de cette fameuse batterie, et autant vous dire que ce n’était pas vraiment palpable dans l’absolu, la Classe G n’était pas forcément le démonstrateur technologique idéal pour cela. ce genre de chose avec son poids pachydermique, son physique en parpaing et sa puissance démesurée.
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