batteries solides et semi-solides : différences
Plan de l'article :
Les technologies de batteries évoluent pour répondre aux besoins croissants en matière de stockage d'énergie, notamment dans le secteur des voitures électriques dont les clients réclament plus d'autonomie pour se laisser convaincre, tout comme au niveau de la sécurité où la crainte d'un incendie est redouté malgré des risques faibles. Parmi ces technologies émergentes, les batteries solides et les batteries semi-solides (également appelées batteries à matière condensée) suscitent un intérêt tout particulier auprès des constructeurs et équipementiers. Bien qu'elles partagent certaines similitudes, ces deux technologies présentent des différences , notamment en termes de composition, de performances et de faisabilité industrielle.
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Batteries solides : la promesse d’une révolution
Les batteries à électrolyte solide (Solid-State Batteries ou SSB) utilisent un électrolyte entièrement solide pour transporter les ions lithium entre l'anode et la cathode. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles, qui utilisent un électrolyte liquide inflammable, les batteries solides remplacent ce dernier par des matériaux solides comme des céramiques, des polymères ou des sulfures.
L'un des principaux avantages des batteries solides est leur sécurité accrue. L'électrolyte solide, étant non inflammable, élimine les risques de fuites et d'incendie que l'on trouve dans les systèmes à électrolyte liquide. En permettant l'utilisation d'anodes en lithium métallique, ces batteries peuvent offrir une densité énergétique beaucoup plus élevée, avec des projections atteignant 750 Wh/kg voire même 900 Wh/kg. Cela est particulièrement pertinent pour les véhicules électriques, où l'augmentation de l'autonomie est un facteur clé.
Cependant, les batteries solides sont encore en phase de développement. Leur production à grande échelle reste complexe, notamment en raison des exigences de fabrication des électrolytes solides, qui peuvent nécessiter des conditions de haute température et des matériaux spéciaux. De plus, des contraintes techniques subsistent, notamment en ce qui concerne la compatibilité des matériaux, comme l'anode en lithium métallique, et la gestion des changements de volume lors des cycles de charge et décharge (la dilatation d'un élément solide est plus complexe à gérer qu'avec un liquide). Enfin, certaines versions de ces batteries nécessitent un fonctionnement à des températures élevées pour garantir une bonne conductivité ionique.
Batteries semi-solides : une solution déjà commercialisée
Les batteries semi-solides, aussi appelées batteries à matière condensée, sont une technologie hybride qui combine les avantages des électrolytes solides et liquides. Contrairement aux batteries solides, elles utilisent un électrolyte partiellement liquide, souvent sous forme de suspension de matériaux actifs dans une solution, tout en incorporant des matériaux solides pour offrir une meilleure sécurité et une densité énergétique accrue.
Un des avantages majeurs des batteries semi-solides est qu'elles sont déjà commercialisées, bien que ça ne soit pas encore le cas sur les voitures électriques. Cette technologie offre une densité énergétique pouvant atteindre environ 500 Wh/kg, supérieure à celle des batteries lithium-ion conventionnelles. Leur flexibilité de fabrication permet une production plus simple et plus économique que celle des batteries solides, ce qui facilite leur adoption à grande échelle.
Bien que les batteries semi-solides utilisent encore une partie d'électrolyte liquide, elles présentent un compromis entre sécurité et performance. Elles conservent certains des avantages des batteries solides, notamment une meilleure stabilité thermique, tout en étant plus faciles à fabriquer et moins coûteuses. Cela permet à cette technologie de se positionner comme une solution intéressante pour des applications commerciales immédiates, une sorte de transition ...
Batterie dite "semi-conducteur" ?
Les batteries à semi-conducteur sont souvent considérées comme une sous-catégorie des batteries à état solide, et il arrive même que des traducteurs automatiques traduisent "solid-state" par "semi-conducteur". Les deux types utilisent des électrolytes solides, mais les batteries à semi-conducteur se distinguent par l'utilisation de matériaux semi-conducteurs dans l'électrolyte. Ces matériaux permettent d'améliorer certaines propriétés, telles que la conductivité ionique et la stabilité électrochimique, par rapport aux électrolytes solides plus traditionnels. En résumé, les batteries à semi-conducteur sont une forme évoluée des batteries solides, avec des caractéristiques optimisées pour améliorer leur performance.
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