AleaSoft Energy Forecasting, 19 décembre 2025. Les batteries Li-Ion dominent le stockage d’énergie dans les appareils électroniques, les véhicules et l’alimentation électrique. Cependant, l’apparition des batteries à semi-conducteurs promet de révolutionner le secteur, en offrant une plus grande densité énergétique, une meilleure efficacité et sécurité, ainsi qu’un impact environnemental réduit. Leur développement offre de nouvelles opportunités pour les véhicules électriques et les industries, mais il se heurte également à des défis techniques et de fabrication qui devront être surmontés pour consolider leur adoption massive.
Les batteries de type Li-Ion (LIB) sont présentes dans tous les domaines où le stockage d’énergie est nécessaire : appareils électroniques, véhicules, alimentation du réseau électrique et même projets aérospatiaux tels que le télescope spatial James Webb (JWST). Cette technologie pourrait trouver des concurrents sur le marché avec l’apparition d’autres modèles de batteries. Auparavant, les batteries nickel-hydrogène étaient considérées comme les principales concurrentes pour les projets à grande échelle. Cependant, celles-ci ne sont pas optimales pour les projets de plus petite envergure ou pour les véhicules électriques. Pour pallier le manque de concurrence dans ces secteurs, les batteries à semi-conducteurs (SSB) font leur apparition. Elles ont une densité énergétique supérieure à celle des LIB, nécessitant moins de volume pour stocker la même quantité d’énergie, ce qui prolonge la durée de vie des batteries et offre de meilleures conditions de stabilité et de sécurité.
Densité énergétique plus élevée
Les batteries à électrolyte solide remplacent l’électrolyte liquide présent dans les batteries lithium-ion entre l’anode et la cathode par un électrolyte solide, généralement en céramique. L’absence de liquide inflammable réduit les risques potentiels pour la sécurité, tels que les incendies ou les fuites, et les rend moins sensibles aux températures extrêmes. En effet, elles sont particulièrement efficaces à basse température grâce à leur capacité à maintenir la conductivité ionique à des températures inférieures à zéro.
La densité énergétique des modèles conçus pour les véhicules électriques est comprise entre 250 et 800 Wh/kg, contre 160 à 250 Wh/kg pour les batteries Li-Ion. De plus, étant plus compactes, elles occupent 33 % d’espace en moins et pèsent 40 % de moins (dans les modèles d’environ 450 Wh/kg). Leur conductivité supérieure accélère le processus de charge et génère moins de chaleur. Une batterie Li-Ion à charge rapide nécessite environ 30 à 60 minutes pour se charger entre 80 et 100 %, contre 10 à 20 minutes pour une SSB.
Sa densité énergétique, sa conductivité et sa résistance à la formation de dendrites plus élevées lui confèrent une durée de vie plus longue et une plus grande efficacité. Après environ 8 000 cycles de vie, les LIB ont une efficacité inférieure à 60 % ; les SSB, dans des conditions optimales, pourraient conserver 90 % de leur efficacité après 30 000 cycles (30 ans). Ces capacités augmentent également l’autonomie des véhicules. Les fabricants estiment qu’il sera possible de parcourir plus de 1 000 km sans recharge. L’autodécharge s’améliore également, avec un taux de 2 à 3 % par an contre 2 à 10 % par mois pour les LIB. L’ensemble de ces qualités les rend utiles pour le stockage à long terme.
Réduction des émissions de CO2 et d’autres polluants
Les émissions provenant des véhicules routiers utilisant des combustibles fossiles contribuent à 15 % du total des émissions mondiales de carbone. Pour que les gouvernements puissent atteindre les objectifs de durabilité proposés, il est nécessaire de donner une impulsion dans tous les domaines possibles. Les effets du changement climatique doivent être combattus à un rythme plus soutenu que celui actuellement observé, car la barre des 1,5 °C par rapport aux valeurs préindustrielles a déjà été franchie. L’une des mesures proposées pour atténuer ces effets consiste à limiter à 10 % la part des véhicules à moteur à combustion dans le total des ventes à partir de 2035 et à veiller à ce que leur fabrication et leurs émissions aient un impact minimal (accord auquel tous les pays n’ont pas adhéré).
La fabrication des batteries est un processus polluant. La fabrication d’une batterie à état solide nécessite moins de matériaux qu’une batterie lithium-ion, ce qui réduit l’impact climatique de la batterie jusqu’à 39 % par rapport à son concurrent. L’utilisation de batteries plus durables, plus efficaces et plus compactes réduit l’impact environnemental et l’empreinte carbone, car cela équivaut à remplacer plusieurs batteries lithium-ion en termes de volume et de durée d’utilisation.
Enfin, étant donné que les véhicules émettent de moins en moins de gaz polluants, l’attention s’est portée sur une autre source de pollution liée à leur utilisation : la pollution due à l’usure des pneus. Leur érosion due à une utilisation prolongée et au frottement généré par la route libère des microplastiques et des substances toxiques (zinc, métaux lourds ou 6PPD-quinone) dans l’environnement. La contribution de ces émissions est estimée à un quart du total des microplastiques générés. Ces particules atteignent les rivières, les océans et la terre, polluant les écosystèmes et la faune et la flore qui les habitent. Cela finit également par avoir des répercussions sur les personnes, tant par inhalation directe que par la consommation de produits animaux contaminés. Pour réduire ces émissions, outre une conduite moins agressive et un bon entretien des pneus, il est important de réduire le poids des véhicules. La batterie étant le composant le plus lourd d’un véhicule électrique (ce qui rend le véhicule plus lourd qu’un véhicule à combustion), une réduction aussi importante de sa masse que celle que peuvent apporter les SSB contribuerait de manière significative à lutter contre ce problème de pollution.
Défis auxquels sont confrontées les SSB
À chaque cycle de charge et de décharge, la batterie se dilate et se contracte, soumettant ses composants à des contraintes mécaniques pouvant entraîner une délamination, une dégradation structurelle et une pulvérisation des matériaux. En raison de cette déformation, l’électrolyte peut se fissurer ou se rompre, augmentant ainsi la résistance électrique du matériau et réduisant son efficacité. Selon le matériau utilisé pour la batterie, ces déformations sont plus ou moins importantes.
L’utilisation d’un électrolyte solide rend plus difficile l’obtention d’un bon contact entre les surfaces des composants de la batterie (impédance interfaciale) qu’avec un électrolyte liquide, qui peut s’adapter aux surfaces de contact. Pour compenser cet effet, on utilise des additifs de carbone ou on applique une pression. Il est difficile de maintenir ce contact pendant le fonctionnement de la batterie en raison des changements de volume qui se produisent pendant les processus de charge et de décharge, en particulier dans les matériaux à plus grande capacité, qui sont également ceux qui subissent les plus grandes variations de volume.
Le processus de fabrication des SSB est plus coûteux et plus complexe que celui des LIB. Tout d’abord, parce que le matériau solide utilisé comme électrolyte est plus cher à produire qu’un électrolyte liquide. À cela s’ajoute la complexité de passer du modèle conçu en laboratoire à la production à grande échelle. La fabrication des SSB est différente de celle des LIB et comporte des exigences qui nécessitent la création de processus de chaîne de montage sans précédent ni norme définie. La production a du mal à respecter les normes de qualité lorsqu’elle est réalisée à grande échelle, en partie en raison de la grande sensibilité des SSB à l’humidité. Si celle-ci pénètre dans la batterie, elle provoque une perte de conductivité, l’apparition de fissures, de corrosion et de courts-circuits. L’accumulation de ces facteurs rend les processus de fabrication très exigeants, pouvant coûter jusqu’à trois fois plus cher que ceux des LIB.
Le secteur automobile à la pointe du développement des SSB
Le monde s’oriente vers l’électrification et la décarbonisation, un processus auquel le secteur automobile ne fait pas exception. Il est non seulement nécessaire de transformer les processus industriels et les transports vers des alternatives qui ne génèrent pas de gaz à effet de serre, mais il faut également le faire de la manière la plus bénéfique possible pour toutes les parties concernées, y compris l’environnement. L’utilisation de batteries est un élément clé de cette transition énergétique afin d’exploiter pleinement son potentiel. De nombreux pays sont déjà pleinement impliqués dans ce processus, comme l’Espagne avec le plan Auto 2030, qui vise à promouvoir la transition vers les véhicules électriques, à renforcer l’industrie automobile espagnole et à garantir une mobilité durable, accessible et conforme aux engagements en matière de réduction des émissions. La mise en œuvre de ces mesures a un effet immédiat, puisque cette année, le nombre de points de recharge pour véhicules électriques a doublé dans la péninsule.
Les SSB pourraient devenir un concurrent sérieux des LIB sur le marché du stockage d’énergie. Étant donné qu’elles ont une densité énergétique plus élevée, un volume et un poids moindres et qu’elles sont plus sûres, elles apparaissent comme leur successeur logique. Les principaux problèmes qu’elles posent sont leur fragilité, leur coût de production élevé et les difficultés liées à leur fabrication à grande échelle. Il convient de rappeler que les SSB sont encore en phase de recherche et développement, et que ces problèmes seront donc progressivement résolus.
Pour résoudre les problèmes mécaniques, différents matériaux sont actuellement testés pour l’anode, la cathode et l’électrolyte, tels que le silicium ou différents polymères. D’autres options sont également envisagées, telles que les batteries à semi-solide, qui contiennent moins de 10 % d’électrolyte liquide. Cette solution permet de compenser les problèmes de changement de volume et de contact entre les surfaces des composants, mais en contrepartie, elle diminue la densité énergétique de la batterie et rend le processus de fabrication de la batterie encore plus complexe.
Les coûts et les processus de fabrication seront également optimisés et réduits au fil du temps. De nombreux grands constructeurs automobiles, ainsi que de nouvelles marques émergentes principalement situées en Chine, investissent une partie de leur capital dans la recherche sur les batteries à semi-conducteurs. Certaines ont déjà annoncé la sortie de leurs premiers modèles équipés de cette technologie à partir de 2027 ou 2028. Ces investissements importants et cette concurrence intense permettront au secteur d’évoluer à un rythme accéléré, et les meilleures performances des nouveaux véhicules les rendront compétitifs par rapport aux modèles à combustion actuels, favorisant ainsi l’électrification du secteur.
AleaSoft Energy Forecasting, référence dans l’évolution du marché du stockage d’énergie
Les qualités des SSB les rendent non seulement intéressantes pour le secteur des véhicules électriques, mais compte tenu de la tendance actuelle des investissements, c’est dans ce secteur qu’elles seront d’abord commercialisées. Par la suite, leur expansion est prévue dans d’autres secteurs, non seulement dans les transports, les drones ou les appareils électroniques, mais aussi dans les secteurs de l’industrie, des systèmes de stockage autonomes, des centres de données ou de l’hybridation avec les énergies renouvelables.
La division AleaStorage analyse la viabilité des projets de stockage à l’aide de batteries, tant en mode autonome qu’en mode hybride avec des centrales renouvelables. Grâce à une équipe composée d’experts dans le domaine de la recherche et de l’énergie, associée à un modèle hybride de prévisions propre qui utilise l’intelligence artificielle pour générer des simulations de milliers de scénarios possibles, elle est capable de s’adapter et d’anticiper l’évolution du marché afin de générer des prévisions solides et fiables. AleaSoft Energy Forecasting est l’allié clé pour promouvoir la transition énergétique avec l’aide d’un expert, engagé dans le processus et disposant des meilleurs outils pour le mener à bien.
Source: AleaSoft Energy Forecasting.