CATL étudie les batteries lithium-air en tant que sujet de recherche à long terme.

CATL envisage les batteries lithium-air comme une option de recherche à long terme. Cette technologie promet théoriquement une densité énergétique nettement plus élevée que celle des batteries lithium-ion actuelles. Cependant, elle est encore loin d’être prête pour être utilisée dans des véhicules commerciaux ou d’offrir une autonomie de 2 000 km.

SNE Research estime que la part de marché de CATL en dehors de la Chine est de 33,7 pour cent.

Image : CATL

Wu Kai, chef scientifique de CATL, a présenté les batteries lithium-air comme un domaine de recherche à long terme pour l’entreprise lors du Forum Equipment Powerhouse 2026. Les technologies à ions de sodium et à état solide sont plus proches de la commercialisation chez CATL. L’attention se porte actuellement principalement sur le potentiel d’atteindre des distances allant jusqu’à 2 000 km. La base de ces projections réside dans l’énergie spécifique théorique très élevée de la chimie lithium-air, d’environ 3 505 Wh/kg. Cependant, cette valeur décrit le potentiel électrochimique de la réaction, et non la densité énergétique d’une batterie de véhicule complète.

La différence par rapport aux cellules lithium-ion conventionnelles réside dans leur structure. Les systèmes lithium-air utilisent du lithium métallique comme électrode négative et de l’oxygène provenant de l’environnement environnant comme partenaire de réaction. Lors de la décharge, du peroxyde de lithium se forme dans un cathode poreux ; lors de la charge, la réaction s’inverse et l’oxygène est à nouveau libéré.

Puisque l’oxygène n’a pas besoin d’être transporté sous forme de matériau cathodique traditionnel à l’intérieur de la batterie, cela permet théoriquement d’obtenir une énergie spécifique très élevée. Cependant, pour un système batterie réel, il faut ajouter un électrolyte, des électrodes, un boîtier, des systèmes de protection et, surtout, des composants pour le traitement de l’air. Des valeurs théoriques encore plus élevées, d’environ 12 000 Wh/kg, sont basées sur des calculs qui excluent la masse de l’oxygène nécessaire.

Le fossé entre la densité énergétique théorique et celle des batteries de véhicules prêtes à la production est considérable, comme le montrent les résultats actuels en laboratoire. En 2024, des chercheurs de l’Université de Jilin et de l’Académie chinoise des sciences ont atteint 757,5 Wh/kg ainsi que 241 cycles de charge avec une cellule à air-lithium dans des conditions de laboratoire définies.

Les batteries à air-lithium de CATL font encore face à des défis

Une autre approche provient du Laboratoire national d’Argonne et de l’Institut de technologie de l’Illinois. Une cellule à air-lithium à état solide introduite en 2023 a effectué au moins 1 000 cycles de charge et de décharge à température ambiante. L’architecture utilisée présenterait un potentiel théorique d’environ 1 200 Wh/kg. Ces deux résultats montrent des progrès, mais ne correspondent pas à des batteries validées pour des véhicules de production.

Un défi majeur reste l’alimentation en air. La batterie a besoin d’oxygène, tandis que l’humidité et le dioxyde de carbone doivent être empêchés d’entrer de manière fiable. Ces deux substances peuvent provoquer des réactions chimiques indésirables, endommageant les électrodes et les électrolytes. Un véhicule aurait donc besoin d’un système d’alimentation en air contrôlé, doté de filtres et de dispositifs de gestion de l’humidité. Cet équipement supplémentaire augmente à son tour le poids, les besoins en espace et la consommation d’énergie. D’autres problèmes non résolus ou seulement partiellement résolus concernent la stabilité du cycle de charge, l’efficacité de la charge ainsi que la stabilité de l’anode en lithium-métal.

Les produits de réaction au cathode posent également des problèmes. Le peroxyde de lithium peut se déposer dans les pores, entravant le transport de l’oxygène. Lors de la charge, il doit être complètement éliminé sans provoquer de réactions secondaires endommageant l’électrolyte ou les électrodes.

Une énergie spécifique élevée seule n’est pas suffisante pour être utilisée dans les véhicules électriques. La densité énergétique volumétrique, la puissance de sortie, la capacité de charge rapide, la sécurité, la durée de vie ainsi que le poids du système dans son ensemble sont également déterminants. Les 2 000 km souvent cités ne peuvent donc pas être appliqués pour l’instant à un véhicule concret.

CATL travaille en même temps sur des technologies bien plus avancées, prêtes pour le marché. Les batteries à ions de sodium et les cellules à état solide sont beaucoup plus avancées dans le plan de développement de l’entreprise. Parallèlement, CATL est déjà le leader incontesté du marché avec des systèmes à ions de lithium éprouvés. Selon SNE Research, l’entreprise a installé 143,7 GWh de capacité de batterie en dehors de la Chine au cours des neuf premiers mois de 2026, obtenant ainsi une part de marché de 33,7 pour cent.

La tendance actuelle en faveur du LFP montre également à quel point le marché des batteries évolue rapidement grâce aux chimies de cellules déjà disponibles. Selon SNE Research, la part du LFP sur le marché en dehors de la Chine est passée de 15,8 à 27,7 % en l’espace d’un an. Les fabricants chinois bénéficient particulièrement de cette évolution.

Cette technologie reste une option de recherche à long terme pour CATL. Le fait qu’elle conduise finalement à des véhicules électriques ayant une autonomie à quatre chiffres dépend moins de la densité énergétique théorique que de la capacité à résoudre les nombreux défis chimiques et techniques afin de créer un système de batterie durable, sûr et abordable.