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L’enjeu de la batterie solide
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Avec l’interdiction des véhicules thermiques programmée pour 2035 et l’essor fulgurant de la mobilité électrique, la demande en batteries explose. Aujourd’hui dominé par le lithium-ion, ce marché pourrait bientôt être bouleversé par une nouvelle technologie prometteuse : la batterie à électrolyte solide. Plus performante, plus sûre et potentiellement plus dense en énergie, cette innovation pourrait bien marquer un tournant décisif dans l’électrification des transports.
La batterie solide est-elle vraiment prête à détrôner la batterie lithium-ion ?
Qu’est-ce qu’une batterie solide ?
Les scientifiques seraient actuellement à l’étude d’une nouvelle génération de batterie, appelée batterie solide – et présenterait des caractéristiques bien plus intéressantes que la batterie lithium-ion.
Comment fonctionne une batterie solide ?
Le succès des batteries solides repose sur l’élimination des systèmes de refroidissement, lourds et coûteux, grâce à une avancée scientifique majeure :
“ Une avancée majeure a été réalisée par des chercheurs français et américains : ils ont découvert qu’un électrolyte spécial, appelé Li₂ZrCl₆, pouvait non seulement conduire l’énergie, mais aussi améliorer la durée de vie et la capacité de la batterie. En simplifiant, il agit comme un "réparateur" de la batterie et permet de stocker encore plus d’électricité. Mieux encore, certaines configurations de ces nouvelles batteries pourraient se passer d’une partie essentielle aujourd’hui : l’électrode négative, ce qui simplifierait leur fabrication (source : Stamenkovic, B., & al., 2024). ”
Pour simplifier, la batterie utilise un électrolyte solide (en polymère, en céramique ou en composite) pour faire circuler l’énergie entre leurs électrodes, leur permettant ainsi de se passer d’un système de régulation thermique – conçu pour refroidir les batteries classiques. À noter, que les batteries solides ont également une plus forte densité énergétique que les batteries lithium-ion, c’est-à-dire, une meilleure capacité à alimenter plus longtemps un appareil électrique.
“ Ce matériau permet une conductivité ionique exceptionnelle, atteignant des valeurs supérieures à celles des électrolytes classiques, ce qui permet une recharge beaucoup plus rapide [...]. Ce nouveau composant permet aux véhicules électriques de bénéficier d’une autonomie supérieure à 600 miles (965 km), grâce à une densité énergétique atteignant 500 Wh/kg... (source : Geo Science, 2024). ”
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Quelle est la composition d’une batterie solide ?
Si l’on résume les travaux des scientifiques, la composition de la batterie solide repose sur trois éléments clés : une anode, une cathode et un électrolyte solide. Contrairement aux batteries lithium-ion classiques, qui utilisent un électrolyte liquide inflammable, cette nouvelle génération mise sur un électrolyte solide, réduisant ainsi les risques d’incendie tout en optimisant le transfert des ions.
L’anode, généralement en lithium métal, stocke les ions avant leur déplacement, tandis que la cathode, composée d’oxydes métalliques, les capte pour générer de l’électricité. L’électrolyte solide, qui permet le transfert des ions, est en céramique, en polymère ou en composite – et améliore à la fois la sécurité et la densité énergétique, car il ne contient pas de solvants liquides hautement volatils, contrairement aux électrolytes des batteries lithium-ion classiques.
Un défi majeur demeure : concevoir un électrolyte performant et fiable afin d’assurer une application industrielle à grande échelle – notamment pour les voitures électriques.
Quels sont les différents types de batterie solide et leurs intérêts ?
À ce jour, deux types de batteries sont en cours d’étude : la batterie à électrolyte dit “tout-solide” et la batterie lithium semi-solide. Si la première est encore en stade de développement, la seconde est considérée comme une étape intermédiaire avant l’arrivée des batteries entièrement solides.
Qu’est-ce que la batterie à électrolyte dit tout-solide ?
Comme vu dans le chapitre précédent, il existe donc une batterie solide, composée d’une anode, en lithium métal, d’une cathode et d’un électrolyte solide.
L’un des principaux atouts de cette technologie réside dans sa composition solide, qui lui confère des propriétés anti-inflammables. « Étant non inflammable, elle élimine les risques de fuites et d'incendie que l'on trouve dans les systèmes à électrolyte liquide », souligne Fiche Auto (2024). Autre avantage, toujours selon cette même source : en autorisant l'utilisation d'anodes en lithium métallique, ces batteries affichent une densité énergétique nettement supérieure, avec des projections atteignant 750 Wh/kg, voire 900 Wh/kg.
Concrètement, cela pourrait quasiment doubler l’autonomie des véhicules électriques. Un modèle parcourant aujourd’hui 500 km avec une charge pourrait ainsi atteindre les 1 000 km, transformant en profondeur l’usage et l’attrait des voitures électriques.
Qu’est-ce qu’une batterie à électrolyte semi-solide ?
Une batterie semi-solide, comme son nom l’indique, utilise une combinaison d’électrolytes partiellement solides et partiellement liquides.
C’est donc une technologie intermédiaire entre les batteries lithium-ion classiques et les batteries tout-solides, offrant un compromis entre sécurité et performance. Les batteries semi-solides ne sont ni totalement liquides ni totalement solides – elles utilisent un gel ou une pâte contenant des particules de lithium en suspension. Ces particules sont reliées entre elles par des nanoparticules de carbone, qui servent de conducteurs électriques et permettent aux électrons et aux ions de circuler efficacement dans l’électrolyte semi-solide.
Cette technologie innovante permet de stocker jusqu'à dix fois plus d’énergie dans l’électrolyte qu’une batterie traditionnelle, ouvrant ainsi la voie à des modèles plus compacts et performants (source : Wikipedia). Mais ce n’est pas son seul atout. Contrairement aux batteries tout-solides, encore en développement, certaines batteries semi-solides sont déjà commercialisées, bien que leur application aux voitures électriques reste limitée.
Mais ce n’est pas son seul atout. Contrairement aux batteries tout-solides, encore en développement, les batteries semi-solides sont déjà commercialisées, bien que leur application aux voitures électriques reste limitée. Et ce n’est pas son seul avantage. La batterie semi-solide se distingue également par une fabrication plus accessible et moins onéreuse que les batteries tout-solides, comme l’indique Fiche Auto :
“ 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 [...]. Elles conservent certains des avantages des batteries solides, notamment une meilleure stabilité thermique, tout en étant plus faciles à fabriquer et moins coûteuses (source : Fiche Auto, 2024). ”
À noter toutefois que leur densité énergétique atteindrait environ 500 Wh/kg, soit un niveau inférieur à celui des batteries solides, mais nettement supérieur à celui des batteries lithium-ion classiques.
Batterie solide et voiture électrique : où en sommes-nous ?
“ Fabricants et start-up se livrent une course à l'innovation dans les batteries pour accroître l'autonomie des véhicules électriques (source : Les Echos, 2024). ”
Où en est la fabrication de batterie solide dans la production de voiture électrique ?
Pour l’instant, le développement de la batterie solide en est encore à un stade expérimental. Des études approfondies sont nécessaires pour optimiser son comportement électrochimique dans des conditions réelles d’utilisation (source : CNRS, 2024).
Quant à la batterie semi-solide, certaines marques de voitures électriques commencent à l’intégrer, et les premiers résultats sont prometteurs. Comme le rapporte Les Échos :
“ Fin 2023, sa nouvelle berline électrique Nio Et7, équipée d'une batterie semi-solide de 150 kWh, a réalisé plus de 1.000 km sur route sans recharger. « Toutes les recherches actuelles sur les nouvelles batteries n'en sont encore qu'à leurs balbutiements. Leur généralisation ne devrait intervenir qu'entre 2030 et 2035 », conclut Clément Le Roy (source : Les Echos, 2024). ”
Du côté des constructeurs européens, Mercedes-Benz affirme avoir « franchi un cap » dans le développement de la batterie solide, tandis que l’américain Stellantis prévoit d’en lancer la production dès 2026. La course à cette technologie semble bel et bien lancée (source : L’Automobile Magazine, 2025).
Reste que, malgré ses promesses, la fabrication et la production à grande échelle de ces batteries représentent encore un défi de taille…
Quelles sont les contraintes liées à la batterie solide ?
Le premier problème concerne l'adaptation des nouveaux modèles aux voitures électriques, mais aussi aux lignes de production. Car jusqu’à présent, les voitures électriques ont été pensées pour fonctionner avec des batteries lithium-ion, tout comme les lignes de fabrication dans lesquelles elles sont conçues (source : Auto plus, 2025).
“ Il faut repenser entièrement les sites de production, ce qui demande du temps et des investissements conséquents", souligne Liz Najman, experte du marché des batteries (source : Auto Plus, 2025). ”
Passer du prototype à la production industrielle représente un véritable défi, avec un coût élevé, notamment en recherche et développement – un montant que les industriels n’ont pas encore précisé. Autre enjeu de taille : l’extraction et l’accès aux matières premières. Si le continent asiatique bénéficie d’un accès privilégié à ces ressources, l’Europe, elle, fait face à des contraintes plus marquées. L’impact de la fabrication de ces nouvelles batteries pourrait être limité par la rareté de certains matériaux et les tensions géopolitiques qu’elle entraîne.
“ Dans l’équation qui se dessine, une donnée s’est imposée. Les matériaux critiques comme le nickel, le cobalt, le manganèse, le lithium ou le graphite sont à proscrire, au tout au moins à éviter autant que possible. Les fabricants de batteries guignent les produits moins nobles, voire low cost – le soufre, le fer le sodium ont la cote –, dont l’extraction est, par surcroît, plus respectueuse de l’environnement et la recyclabilité point trop délicate à organiser (source : Le Monde, 2024). ”
Bibliographie
Batteries tout-solide : triple fonction d’un électrolyte pour surpasser les performances de la batterie Li-ion, CNRS, 2024, https://www.inc.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/batteries-tout-solide-triple-fonction-dun-electrolyte-pour-surpasser-les-performances-de
Stamenkovic, B., et al., Journal of The Electrochemical Society, 2024, https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ad4c99
Geo Science, 2024, Une batterie à électrolyte solide promet de tripler l’autonomie des voitures électriques, https://www.geo.fr/sciences/une-batterie-revolutionnaire-promet-de-tripler-lautonomie-des-voitures-electriques-223861
Batteries solides et semi-solides : différences, Fiche Auto, 2024, https://www.fiches-auto.fr/articles-auto/batterie-et-recharge-ve/s-3369-batteries-solides-et-semi-solides-differences.php
Batteries solides et semi-solides : différences, Fiche Auto, 2024, https://www.fiches-auto.fr/articles-auto/batterie-et-recharge-ve/s-3369-batteries-solides-et-semi-solides-differences.php
Batteries nouvelle génération : 1.000 kilomètres d'autonomie d'ici à 2035, Les Echos, 2024, https://www.lesechos.fr/thema/articles/batteries-nouvelle-generation-1000-kilometres-dautonomie-dici-a-2035-2083182
Wikipedia, Batterie à flux redox, https://fr.wikipedia.org/wiki/Batterie_%C3%A0_flux_redox?utm_source=chatgpt.com#Electrolyte_semi_solide
Batteries à l'état solide : la révolution toujours annoncée, mais jamais arrivée ?, Auto plus, 2025, https://www.fiches-auto.fr/articles-auto/batterie-et-recharge-ve/s-3369-batteries-solides-et-semi-solides-differences.php
Batteries solides : Mercedes annonce avoir franchi un cap, L’Automobile Magazine, 2025, https://www.automobile-magazine.fr/voitures-electriques/article/43283-batteries-solides-mercedes-annonce-avoir-franchi-un-cap
Stellantis va lancer une batterie révolutionnaire en 2026… mais vous ne pourrez pas l’acheter, L’Automobile Magazine, 2025, https://www.automobile-magazine.fr/voitures-electriques/article/45230-stellantis-va-lancer-une-batterie-revolutionnaire-en-2026-mais-vous-ne-pourrez-pas-lacheter
Des métaux low cost pour les batteries du futur, Le Monde, 2024, https://www.lemonde.fr/economie/article/2024/05/30/des-metaux-low-cost-pour-les-batteries-du-futur_6236341_3234.html