Le Graal des 1 000 km d’autonomie en voiture électrique n’est plus hors d’atteinte

Les technologies de batteries pour les voitures électriques évoluent vite. La chimie des batteries n’est pas la seule source de progrès possible, la forme des cellules et leur intégration dans le véhicule ont aussi un rôle à jouer dans l’augmentation des performances. C’est aussi ce qui crée des écarts, plus ou moins grands, dans les autonomies annoncées par les différents constructeurs pour une même technologie.

Difficile de suivre toutes les évolutions qui sont réalisées en la matière, tant les annonces sont nombreuses et régulières.

Objectif 1 000 km d’autonomie  

Même si l’autonomie reste très théorique, le cap des 1 000 km est un but commun à plusieurs fabricants de batteries et peu importe le type de batterie. CATL a d’ailleurs annoncé lors du salon de Beijing 2024, que même les batteries en chimie Lithium Fer Phosphate (LFP) pourraient atteindre cet objectif très prochainement. Elles sont pourtant connues pour avoir une densité énergétique plus faible que les batteries en chimie Nickel Manganèse Cobalt (NMC). C’est de moins en moins vrai avec les progrès récents.

La nouvelle batterie CATL s’appelle Shenxing Plus. Elle doit atteindre une densité énergétique de 205 Wh/kg en chimie LFP, ce qui permet d’embarquer plus de 1 000 km d’autonomie dans un format suffisamment compact. Cette batterie aurait aussi l’avantage de recharger très rapidement : un kilomètre par seconde (sur des bornes compatibles), soit 600 km récupérés en 10 min.

La chimie LFP reste un peu inférieure à celle des cellules NMC. CATL équipe déjà des voitures électriques chinoises avec ses batteries nommées Qilin, qui atteignent une densité énergétique de 255 Wh/kg et donc peuvent offrir jusqu’à 1 000 km (selon la norme d’homologation chinoise).

Pour atteindre de telles autonomies, d’autres technologies commencent également à être intégrées à de nouveaux modèles : il s’agit de batteries semi-solides.

Batteries semi-solides et solides

Le Graal des fabricants de batteries est de trouver comme industrialiser la technologie de batteries dite solides. Certains constructeurs automobiles, comme Toyota et Nissan, misent énormément sur cette solution d’avenir. Mais pour le moment, les entreprises qui travaillent sur le sujet se retrouvent surtout confrontées à différents problèmes : de fiabilité, de coûts de production élevés et de procédé d’industrialisation complexes.  

L’avantage de cette technologie repose sur trois points :

• Une plus grande capacité (dans des tailles très contenues),
• Moins de risques d’inflammation par rapport à la chimie NMC,
• Une durée de vie qui devrait être bien plus longue.

Toyota espère tirer 1 200 km d’autonomie pour ses voitures équipées de ces batteries, avec des recharges rapides de l’ordre de 10 minutes pour atteindre 80 %. Mais les géants de la batterie n’hésitent pas à affirmer que cette technologie de batterie solide leur donne du fil à retordre pour leur développement. CATL ne prévoit pas ce type de batterie avant 2027 sur le marché.

En guise de solution intermédiaire, des modèles équipés de batteries semi-solides vont commencer à être mises en circulation. Nio commence à mettre à la location en Chine des packs batteries de 150 kWh avec cette solution. La batterie semi-solide est pour le moment bien trop chère à produire pour pouvoir être commercialisées directement à l’achat de la voiture selon le patron de la marque. Par contre, elle atteint une densité d’énergie de 360 Wh/km, ce qui lui permet de dépasser réellement les 1 000 km d’autonomie promis.

IM, une marque plus haut de gamme de MG, pourrait être la première à proposer une batterie semi-solide dans son modèle L6. La nouveauté vient de commencer sa commercialisation en Chine, et devrait arriver en Europe un peu plus tard.

Sodium-ion : la batterie la plus abordable

Alors que le lithium voyait son cours en bourse flamber, les fabricants de batterie ont cherché à développer d’autres alternatives, moins couteuses : la batterie Sodium-ion. Même si depuis, le lithium a retrouvé une valorisation plus normale, les recherches sont toujours en cours pour améliorer cette technologie de batterie pour l’intégrer à des modèles de voitures plus abordables.

Le Sodium a l’avantage d’être disponible en très grande quantité et avec moins de polémiques que le lithium. Son prix est aussi beaucoup plus bas.

Comme pour la chimie LFP, la batterie Sodium-ion a pour le moment un défaut : une densité énergétique basse. CATL annonce pourtant avoir réussi à atteindre une densité de 200 Wh/kg, ce qui pourrait commencer à intéresser sérieusement les constructeurs automobiles pour équiper des modèles d’entrée de gamme.

Forme et intégration des batteries

Le dernier élément sur lequel les constructeurs automobiles peuvent faire la différence pour obtenir les meilleures performances, c’est sur la forme et l’intégration des batteries.

Les cellules de batteries sont disponibles essentiellement sous trois formes : poche (pouch), prismatique ou ronde (pile). Chaque format a ses avantages et ses inconvénients pour intégrer les packs batteries, pour gérer la question du refroidissement et pour régler les questions de réparabilités des cellules ou modules.

Les choix ne sont pas immuables. BMW va notamment passer des batteries prismatiques à des cellules rondes, comme Tesla, pour améliorer les capacités embarquées. Ce choix couvre aussi les capacités de refroidissement de ces cellules.

Enfin, tous les constructeurs cherchent à se passer des modules pour empaqueter leurs cellules. Chez Renault, une première étape consiste seulement à réduire le nombre de modules. Mais d’autres ont déjà atteint le niveau suivant avec l’intégration : cell-to-chassis, ou cell-to-pack qui se passent de modules pour que la cellule devienne une part intégrante de la structure de la voiture.

Les batteries évoluent presque plus vite que les voitures électriques. C’est une tendance à suivre dans notre newsletter hebdomadaire watt else.