Honda prévoit de produire des batteries à semi-conducteurs pour véhicules électriques (VE) qui pourraient parcourir jusqu’à 620 miles (1 000 kilomètres) avec une seule charge, soit plus du double la gamme de voitures électriques grand public actuellement disponiblesa annoncé la société le mois dernier.
Si cet objectif est atteint, ce serait un grand pas en avant pour surmonter « l’anxiété liée à l’autonomie » – un obstacle majeur à l’adoption généralisée des véhicules électriques.
En novembre, Honda a dévoilé une ligne de production de démonstration pour ses futures batteries à semi-conducteurs, que le constructeur automobile japonais prévoit d’intégrer dans ses véhicules électriques dans la seconde moitié de la décennie, à l’échelle du marché de masse.
« La batterie entièrement solide est une technologie innovante qui va changer la donne dans cette ère des véhicules électriques », a déclaré Keiji Otsu, président et directeur représentant de Honda R&D, dans un communiqué. déclaration. « En remplaçant les moteurs qui ont soutenu les progrès de l’automobile jusqu’à présent, les batteries seront le facteur clé de l’électrification. »
Ces batteries à semi-conducteurs devraient être 50 % plus petites, 35 % plus légères et 25 % moins chères à construire que les batteries lithium-ion liquide que l’on trouve dans les véhicules électriques actuels. Cependant, le principal obstacle à cette technologie réside dans le fait que les cellules à semi-conducteurs développées par Honda jusqu’à présent sont trop petites pour être utilisées dans les modèles de véhicules actuels. L’objectif de la nouvelle installation est de résoudre ce problème à partir de 2025.
Un chemin solide à parcourir
Les batteries à semi-conducteurs reposent sur un électrolyte solide, une substance qui permet la circulation des ions, mais pas des électrons, à travers elle. Les électrolytes permettent aux ions chargés positivement de voyager entre les deux extrémités d’une cellule de batterie, marquées par des électrodes positives et négatives – respectivement cathodes et anodes. Ce faisant, les électrons chargés négativement sont tirés de l’anode vers la cathode via un circuit externe pour générer une charge. Les batteries à semi-conducteurs remplacent l’électrolyte liquide – généralement un composé de lithium dans un gel ou un liquide polymère – présent dans les batteries lithium-ion par un matériau solide, tel que des céramiques comme l’orthosilicate de lithium ou le verre.
Les batteries à semi-conducteurs sont plus denses en énergie que les batteries de taille équivalente qui utilisent un électrolyte liquide. C’est parce que les batteries lithium-ion liquides nécessitent des anodes en graphite pour stocker et contrôler le flux d’ions dans l’électrolyte de la batterie. Les batteries à semi-conducteurs peuvent utiliser à la place une anode au lithium métallique purqui est plus dense en énergie et peut donc stocker plus d’ions dans la même quantité ou dans un espace encore plus petit qu’une anode en graphite.
De plus, les composants à semi-conducteurs n’ont pas besoin d’un contrôle minutieux de la température, comme le font les systèmes de batteries lithium-ion standard. Les batteries à semi-conducteurs sont également plus sûres, car elles peuvent éliminer des solvants, comme le carbonate d’éthylène, généralement utilisé pour les électrolytes liquides, qui peuvent prendre feu si la cellule de la batterie est endommagée.
Bien que les batteries à semi-conducteurs ne soient pas nouvelles, elles n’ont pas encore été produites à la taille et à l’échelle nécessaires aux véhicules électriques. Non seulement elles sont plus chères à fabriquer que les batteries lithium-ion, mais des défis techniques les empêchent encore d’être suffisamment fiables pour les véhicules électriques.
Le plus gros problème est le fragilité du séparateur en céramiquequi est utilisé pour empêcher l’anode et la cathode de se toucher, qui peuvent commencer à se fissurer avec le temps en raison de l’expansion et de la contraction provoquées par des réactions chimiques. Si cela arrive au séparateur, qui est aussi l’électrolyte solide, cela peut déclencher un court-circuit entre les électrodes et provoquer un dysfonctionnement de la batterie.
Un autre problème est que les électrolytes présents les batteries à semi-conducteurs sont faites de polymèresqui ne permettent pas la circulation des ions entre les électrodes aussi facilement que dans un électrolyte liquide, limitant ainsi les performances de la batterie. Et au fil du temps, les électrodes des batteries solides à base de lithium peuvent se recouvrir de dépôts de lithium épineux appelés dendritesqui peut percer l’électrolyte solide provoquant un court-circuit des batteries ; bien que ce problème ne soit pas aussi répandu qu’avec les batteries au lithium liquide.
Honda n’a pas encore surmonté tous ces défis, mais elle prévoit de le faire dans ses nouvelles installations. Un élément clé du plan consiste à utiliser une technique de pressage au rouleau qui peut augmenter la densité des couches d’électrolyte et améliorer les contacts entre l’électrolyte et les anodes et cathodes.
Honda vise à équiper ses voitures de batteries à semi-conducteurs à longue autonomie d’ici 2030. D’ici 2040, Honda s’est fixé pour objectif que ses voitures électriques soient équipées de batteries à semi-conducteurs avec des autonomies allant jusqu’à 1 249 km.
Si Honda parvient à atteindre des objectifs aussi ambitieux, cela atténuerait les inquiétudes concernant l’autonomie et la longévité des véhicules électriques, ce qui pourrait accélérer la fin des voitures à essence.
