L’essor des véhicules électriques (VE) a marqué un tournant dans la lutte contre la pollution et le réchauffement climatique. Cependant, un des principaux obstacles à leur adoption massive reste la durée de vie limitée de leurs batteries. Elles s’usent en effet au fil du temps, perdant alors leur capacité de stockage d’énergie et réduisant ainsi l’autonomie des véhicules. Toutefois, une avancée technologique pourrait bien révolutionner ce domaine : les batteries à électrodes monocristallines. Une étude récente a mis en lumière leur potentiel pour durer bien plus longtemps que les batteries actuelles, ce qui pourrait transformer l’industrie des véhicules électriques et au-delà.
Pourquoi les batteries actuelles ne durent-elles pas assez longtemps ?
La durée de vie d’une batterie est un facteur clé dans l’adoption des véhicules électriques. Au fil des années, les batteries lithium-ion traditionnelles se dégradent lentement, ce qui réduit leur capacité à stocker de l’énergie. Cette dégradation résulte d’un phénomène naturel. À chaque cycle de charge et de décharge, des microfissures se forment en effet à l’intérieur des électrodes. Ces fissures résultent du mouvement des ions lithium qui se déplacent à travers les électrodes pour stocker et libérer de l’énergie. Ces petites fissures affectent peu à peu la capacité de la batterie jusqu’à ce qu’elle perde une partie significative de sa capacité.
Dans le cas des batteries utilisées dans les véhicules électriques, cette usure réduit l’autonomie de la voiture qui peut ne plus parcourir que la moitié de la distance initialement possible. Les conducteurs doivent alors remplacer la batterie après quelques années d’utilisation. Aujourd’hui, la durée de vie moyenne des batteries dans les VE est d’environ 322 000 kilomètres (soit environ trois à cinq ans d’utilisation pour un conducteur moyen). Or, ces remplacements représentent un coût élevé, sans compter les effets environnementaux liés à la production et au recyclage de ces batteries.
Les batteries à électrodes monocristallines : une avancée prometteuse pour les véhicules électriques
Pour répondre à ces limitations, des chercheurs ont développé une nouvelle technologie de batterie qui utilise des électrodes monocristallines. Contrairement aux électrodes polycristallines traditionnelles constituées de nombreuses petites particules de cristaux, les électrodes monocristallines sont fabriquées à partir d’un unique cristal solide. Cette structure permet une résistance beaucoup plus élevée aux contraintes mécaniques, ce qui réduit ainsi la formation de fissures à l’intérieur de la batterie au fil des cycles de charge et de décharge.
L’étude menée par des chercheurs de l’Université Dalhousie en Nouvelle-Écosse, en collaboration avec Tesla, a montré qu’une batterie lithium-ion équipée d’électrodes monocristallines pouvait maintenir jusqu’à 80 % de sa capacité d’origine après 20 000 cycles de charge et de décharge, soit l’équivalent de six ans d’utilisation continue. Comparativement, une batterie traditionnelle perdrait environ 20 à 30 % de sa capacité en quelques années. Cette batterie à électrodes monocristallines a montré une durabilité impressionnante, avec une durée de vie équivalente à huit millions de kilomètres, ce qui est huit fois supérieur à celle des batteries actuelles utilisées dans les véhicules électriques.
Un changement radical pour l’industrie automobile
Le potentiel de cette technologie est énorme pour l’industrie des véhicules électriques. En effet, une batterie capable de durer huit millions de kilomètres pourrait théoriquement durer toute la vie d’un véhicule. Cela signifie qu’au lieu de devoir remplacer la batterie après quelques années, les conducteurs pourraient profiter d’une batterie qui perd moins rapidement de sa capacité de charge. Cela se traduirait par des économies importantes à long terme pour les propriétaires de VE tout en réduisant la production et le recyclage des batteries.
De plus, une telle longévité permettrait de limiter l’impact environnemental des batteries. En prolongeant leur durée de vie, l’industrie des véhicules électriques pourrait en effet réduire la demande en matières premières tout en diminuant les déchets associés au remplacement fréquent des batteries. Cette évolution pourrait également favoriser l’intégration des véhicules électriques dans le parc automobile mondial, un secteur en pleine expansion qui lutte contre les émissions de gaz à effet de serre.
Des applications au-delà des véhicules électriques
Les bénéfices des batteries à électrodes monocristallines ne se limitent pas aux véhicules électriques. Ces batteries pourraient également révolutionner le stockage d’énergie à grande échelle. L’un des grands défis des énergies renouvelables, comme l’énergie solaire et éolienne, est qu’elles sont intermittentes. Cela signifie qu’elles produisent de l’énergie en fonction des conditions climatiques, mais qu’elles ne sont pas toujours disponibles lorsque la demande d’énergie est élevée.
Si les batteries à électrodes monocristallines peuvent effectivement durer plus longtemps, elles pourraient être utilisées dans des systèmes de stockage d’énergie à grande échelle. Par exemple, des batteries durables et fiables pourraient stocker l’énergie excédentaire produite par les panneaux solaires ou les éoliennes pour qu’elle soit utilisée lorsque la production d’énergie est plus faible. Cela permettrait une gestion plus stable des réseaux électriques et contribuerait à la transition énergétique en permettant un stockage plus efficace des énergies renouvelables.
