CATL prépare des batteries solides pour 2027 : objectif de 500 Wh/kg et d’une autonomie de 1 500 km

Les batteries à électrolyte solide approchent peu à peu de leur heure de gloire, avec d’importantes promesses derrière elles. La possibilité de stocker plus d’énergie sans augmenter le poids est très attrayante, mais transformer cette promesse de laboratoire en réalité industrielle s’avère bien plus complexe. Cependant, la Chine semble parvenir à résoudre ce défi, et des entreprises comme le géant CATL travaillent déjà à la dernière phase de développement.

Selon les informations publiées sur son programme de développement, le fabricant chinois est passé d’une plateforme de validation utilisant des cellules d’environ 10 Ah à des essais avec des échantillons de 20 Ah. Il s’agit d’un progrès dans l’amélioration de la capacité des cellules, même si cela ne signifie pas encore disposer d’une batterie prête à être installée dans une voiture de série.

CATL a de nouveau envisagé la production en petites séries pour 2027, dans une réponse aux investisseurs publiée le 27 octobre sur la plateforme Hudongyi de la Bourse de Shenzhen. La production à grande échelle est prévue vers 2030. Entre ces deux étapes se trouve une tâche industrielle importante : fabriquer des échantillons fonctionnels, c’est une chose ; parvenir à les produire en continu, de manière fiable et rentable depuis une ligne de production, c’en est une autre.

Le projet dispose d’une équipe de plus de 1 000 personnes et vise une densité énergétique d’environ 500 Wh/kg. Ce chiffre constitue un objectif de développement, et non une spécification confirmée pour les cellules qui seront produites en série. Aucune information n’a non plus été donnée concernant le volume des premières séries, les constructeurs de voitures qui les recevront ou une date de lancement commercial associée à ces échantillons.

De plus, la densité énergétique d’une cellule ne doit pas être confondue avec celle du pack complet. Lors de l’intégration des cellules, il faut ajouter une structure, des connexions, un système de refroidissement et d’autres éléments qui ajoutent du poids. C’est pourquoi cet objectif ne permet pas de calculer seul quelle autonomie aurait une future voiture électrique, ni quel poids aurait sa batterie.

Le défi réside dans la durabilité et dans la fabrication à un coût abordable.

La densité énergétique est l’un des paramètres qui suscite le plus de titres, mais elle ne suffit pas à déterminer si une batterie est prête pour le marché. La durée de vie, la sécurité, le comportement à différentes températures, ainsi que le pourcentage de cellules sortant de l’usine en respectant les spécifications, sont également importants. Si trop d’unités doivent être rejetées, le coût peut rendre une technologie prometteuse inviable.

Le président même de CATL, Robin Zeng, avait précédemment évalué le niveau de maturité des batteries solides à 4 sur une échelle de 9. Cette évaluation aide à comprendre la distance qui existe encore entre les progrès de développement et une mise en œuvre industrielle consolidée. La prochaine étape consiste à démontrer que les performances restent stables lorsque la taille des cellules et le volume de production augmentent.

La voie des électrolytes solides à base de sulfure offre une bonne conductivité pour les ions de lithium, mais pose des difficultés en ce qui concerne le contact entre les matériaux. Lors des charges et des décharges, les électrodes se dilatent et se contractent. Ces mouvements peuvent endommager les zones de jonction et entraver le passage des ions, ce qui a des conséquences sur les performances et la durée de vie de la cellule.

C’est pourquoi la conception doit prendre en compte des éléments tels que la pression de contact et la résistance entre les composants. Il ne s’agit pas seulement de trouver des matériaux qui fonctionnent bien séparément, mais aussi de s’assurer qu’ils continuent à fonctionner ensemble après de nombreux cycles. C’est l’une des raisons pour lesquelles augmenter la capacité d’un échantillon ne résout pas automatiquement les problèmes de durabilité.

Les sulfures nécessitent également un contrôle rigoureux de l’humidité. Certaines réactions peuvent libérer du sulfure d’hydrogène, un gaz toxique, ce qui oblige à faire attention lors de la manipulation des matériaux et aux conditions de fabrication. L’utilisation d’un électrolyte solide n’élimine donc pas toutes les exigences de sécurité propres au processus industriel.

Atteindre des densités énergétiques aussi élevées dépend également de la conception des électrodes. Parmi les solutions étudiées par le secteur figurent les anodes en lithium métallique ainsi que des configurations sans anode initiale. Samsung SDI, par exemple, a décrit son travail avec cette dernière technologie. CATL n’a pas précisé quelle configuration elle utilise dans les échantillons de sa dernière mise à jour, il est donc impossible d’attribuer une solution concrète à cette entreprise.

Le calendrier place CATL parmi d’autres grands fabricants, bien que ses objectifs ne soient pas équivalents. Toyota et Idemitsu ont l’intention de commercialiser des voitures électriques équipées de batteries à électrolyte solide entre 2027 et 2028, tandis que Samsung SDI vise à commencer la production en série durant la seconde moitié de 2027. La concordance des dates ne signifie pas pour autant que tous livreront des produits comparables ni en les mêmes quantités.