L’IMEC a mis au point, dans son centre de recherche de Genk (Limbourg), un nouveau prototype de batterie dont la capacité est bien supérieure à celle de la génération actuelle. Les résultats obtenus en laboratoire sont déjà prometteurs : l’autonomie d’une voiture électrique pourrait être augmentée de plus de la moitié par rapport à une voiture équipée des batteries actuelles de la même taille.
Voiture électrique : la batterie du futur en cours de développement à Genk mais sa production n’est pas encore pour demain
Les voitures électriques actuelles sont alimentées par des batteries conventionnelles au lithium-ion. Bien que leur capacité se soit considérablement améliorée ces dernières années, cette technologie atteint progressivement ses limites.
Pour fabriquer des voitures qui vont plus loin et se rechargent plus vite, des chercheurs du monde entier expérimentent une nouvelle technologie de batterie : les batteries dites à l'état solide. Il s'agit de batteries qui ne contiennent plus de liquide, mais des conducteurs solides.
Le centre de recherche IMEC de Genk travaille également sur cette technologie depuis quelques années. Dans le cadre du projet SOLiDIFY, ils ont développé, en collaboration avec 13 partenaires européens, un prototype de batterie à l'état solide capable de stocker beaucoup plus d'énergie électrique que la génération actuelle de batteries.
Rouler la moitié de la distance en plus
La distance que peut parcourir une voiture électrique est déterminée par l'énergie électrique que peut fournir sa batterie. Cette capacité est exprimée en kilowattheures (kWh). Plus une batterie peut fournir d'énergie, plus son autonomie est grande.
Le prototype développé par l'IMEC a une densité énergétique d'un peu plus d'un kilowattheure (kWh) par litre de volume. C'est un tiers de plus que les batteries lithium-ion actuelles, qui ne contiennent en moyenne que 0,6 à 0,7 kWh par litre. Grâce à ces nouvelles batteries, l’autonomie d’une voiture électrique pourrait ainsi être augmentée de plus de la moitié. Et Bart Onsia, de l'IMEC, pense qu'il y a encore mieux : vers 1,2 kWh.
Une batterie également plus sûre
La batterie développée par l'IMEC est toujours une batterie avec du lithium. Mais contrairement aux batteries au lithium classiques, l'électrolyte - la substance dans laquelle circule le courant à l'intérieur de la batterie - n'est pas liquide mais solide. Cela permet non seulement à la batterie de stocker plus d'énergie électrique, mais aussi de la rendre plus sûre que les batteries traditionnelles, car elle est beaucoup moins inflammable. Lors des essais en laboratoire, la batterie a continué à fonctionner même lorsqu'elle a été percée, alors qu'une batterie liquide s'effondrerait et s'enflammerait.
L'inconvénient des piles à l'état solide reste souvent leur durée de vie limitée, en raison de l'expansion et de la contraction des matériaux utilisés. Mais les chercheurs de l'IMEC ont déjà pu démontrer que leur batterie pouvait être rechargée au moins 100 fois.
Il reste encore beaucoup à faire
Bien que tout cela semble prometteur, il reste encore beaucoup à faire avant que ce prototype soit mis en production. Le projet en est actuellement à la phase de mise à l'échelle, le processus de production étant en cours de validation. "Il y a une grande différence entre la fabrication d'une batterie en laboratoire et sa production effective", note Joannes Laveyne, chercheur en énergie à l'université de Gand.
"La question de savoir à quoi ressemblera la batterie du futur reste ouverte, y compris pour les chercheurs de l'IMEC. Le rôle de l'IMEC est d'explorer de nouvelles voies, de repousser les limites technologiques et de contribuer ainsi aux ambitions de l'Europe en matière d'autonomie stratégique dans le secteur de l'énergie", explique Bart Onsia à propos du projet de recherche. "Les résultats prometteurs du projet SOLiDIFY représentent un pas important dans cette direction".
Joannes Laveyne considère la recherche de l'IMEC comme un travail très important. Dans un billet d'opinion paru la semaine dernière dans le journal De Standaard, Joannes Laveyne écrit que le secteur automobile européen "aurait besoin d'un électrochoc". Il y affirme que les constructeurs automobiles européens perdent des parts de marché au profit de leurs concurrents chinois en raison des mauvais choix qu'ils ont faits au cours des dernières décennies.
La recherche est encore un domaine dans lequel nous pouvons faire la différence.
Joannes Laveyne, chercheur en énergie à l'université de Gand
C'est la raison pour laquelle la recherche et l'innovation en Europe sont très importantes, affirme encore Joannes Laveyne. "En Belgique et en Europe, nous possédons encore beaucoup de savoir-faire dans le domaine des matériaux et de la chimie des batteries. En Chine, les résultats sont également bons, mais on cherche surtout à améliorer les batteries lithium-ion classiques, alors que dans des pays comme la Corée du Sud et en Europe, on travaille sur les précurseurs des batteries à l'état solide. La recherche est encore un domaine dans lequel nous pouvons faire la différence".
La recherche en Chine
Mais les Chinois ne restent pas inactifs : la marque automobile chinoise IM, du groupe SAIC, a annoncé au début de l'année qu'elle pourrait livrer un modèle équipé de batteries semi-solides à partir du mois d'octobre. Ce modèle, le L6, serait doté d'un bloc-batterie optionnel d'une capacité de 133 kWh, ce qui correspondrait à une autonomie réelle d'environ 800 km. Cette société affirme que la voiture peut recharger 400 km d'autonomie en 12 minutes.
Le grand problème en Europe, poursuit Joannes Laveyne, alors qu'il y a encore beaucoup de connaissances industrielles, il n'y a pas, chez nous, de politiques audacieuses pour produire ces produits - tels que les nouvelles batteries - à l'échelle industrielle.
"On constate que le secteur automobile préconise aujourd’hui de freiner l'électrification, alors qu'il faudrait plutôt aller jusqu'au bout de l'électrification, car on envoie alors clairement le signal que cette technologie a de l'avenir et que l'Europe peut stimuler la recherche qui s'y fait. Il est insensé que nous ne fassions pas plus d'efforts dans ce domaine, car nous disposons des connaissances nécessaires. Il nous faut simplement construire l'industrie autour de cette technologie".
Les recherches de l'IMEC sont menées en collaboration avec le centre de recherche du constructeur automobile italien Fiat et des partenaires industriels tels que VDL Groep (Pays-Bas) et Umicore (Belgique).