Volkswagen a donné un aperçu de ce qui pourrait être le prochain grand saut dans la technologie des batteries, en dévoilant une moto Ducati alimentée par des cellules à l'état solide lors du salon de la mobilité IAA à Munich. La démonstration, qui mettait en scène une moto de course MotoE modifiée, a marqué la première fois que les batteries lithium-métal QuantumScape ont été montrées en train de fonctionner dans un véhicule réel.

Les cellules, appelées QSE-5, ont été développées par QuantumScape, soutenu par Volkswagen, et produites à l'aide de son processus Cobra exclusif. Conçu dans un système sur mesure par les spécialistes d'Audi - la marque qui régit Ducati - le pack offre une densité d'énergie de 844 Wh/L et peut se charger de 10% à 80% en un peu plus de 12 minutes. Le modèle présenté est un banc d'essai et non un aperçu d'une moto de série.

Craquement sous l'effet du stress ?

Les dirigeants ont expliqué que la durabilité du système était tout aussi importante : dans le V21L, la batterie fait partie du châssis et est soumise à des forces importantes. Si les électrolytes céramiques fragiles survivent à un tel traitement, cela pourrait contribuer à résoudre l'un des obstacles les plus importants de l'état solide, à savoir la fissuration sous contrainte.

“Aujourd'hui, nous avons franchi le seuil de la possibilité à la réalité”, a déclaré Siva Sivaram, directeur général de QuantumScape, saluant cette présentation comme la preuve que la technologie se rapproche de la commercialisation.

Frank Blome, directeur de PowerCo, l'unité de production de batteries de Volkswagen, a qualifié la démonstration d“”historique“ et a prédit que les batteries à semi-conducteurs allaient ”redéfinir ce qu'il est possible de faire pour les véhicules à hautes performances".

D'ici à 2030

Volkswagen teste les cellules QuantumScape depuis des années et détient désormais une licence non exclusive pour les fabriquer. Le groupe allemand a l'intention d'intégrer la technologie dans son architecture de cellule unifiée, un format prismatique conçu pour soutenir 80% de ses futurs modèles électriques. Cela permettrait d'intégrer les packs à semi-conducteurs dans les plateformes existantes avec un minimum de réingénierie. L'objectif est de disposer de cellules prêtes pour la route d'ici à 2030.

Mais il est peu probable que Volkswagen soit le premier à commercialiser cette technologie. Plusieurs constructeurs automobiles chinois déploient déjà des batteries semi-solides (une étape intermédiaire vers de véritables batteries à l'état solide), utilisant un électrolyte de type gel.

Nio propose un pack semi-solide de 150 kWh dans sa berline ET7, disponible dans le cadre d'un programme d'échange de batteries, tandis que IM Motors, la marque de luxe de SAIC, vend la L6 avec un système de 133 kWh capable de parcourir plus de 1 000 km avec une charge. MG, qui appartient également à SAIC, se prépare à lancer la MG4, premier véhicule électrique de masse abordable doté de la technologie semi-solide.

Les rivaux occidentaux s'activent également. Stellantis commencera l'année prochaine à tester des packs semi-solides de la start-up américaine Factorial Energy dans des prototypes de Dodge Charger. Mercedes-Benz a présenté un démonstrateur d'EQS équipé de cellules Factorial, qui promet une autonomie supérieure de 25% à celle du modèle actuel.

Pour toujours une niche ?

Les progrès en matière de batteries à l'état solide restent lents, mais les constructeurs automobiles japonais sont les plus actifs. Toyota a prévu les années 2027-28 pour les premières applications commerciales, probablement dans les véhicules hybrides, avec des batteries capables de parcourir plus de 1 000 km et des temps de charge inférieurs à 10 minutes.

Honda travaille indépendamment sur sa propre chimie, affirmant qu'elle pourrait réduire de moitié la taille et le poids des batteries actuelles tout en réduisant les coûts d'un quart, avec un déploiement également prévu avant 2030. 

Cependant, l'un des principaux développeurs de Honda, Tatsuo Ogawa, s'est montré moins enthousiaste, affirmant que la technologie à semi-conducteurs resterait une niche pendant encore longtemps. Selon l'ingénieur, le coût plus élevé sera difficile à compenser par les développements dans le domaine de la recherche sur le lithium-ion. 

Nissan, qui développe des électrolytes à base de soufre pour éliminer le cobalt, vise la même échéance. BMW a commencé à tester un prototype i7 avec des cellules de Solid Power, tandis que Hyundai-Kia adopte une approche plus prudente, déclarant qu'elle ne prévoit pas d'offrir la technologie avant la prochaine décennie.

BYD, le plus grand fabricant chinois de VE et développeur de batteries à part entière, a promis des démonstrations en 2027, mais ne prévoit pas de production de masse avant 2030.

Logement innovant

Le groupe Rimac, l'entreprise croate la plus connue pour ses hypercars électriques et propriétaire de Bugatti, entre également dans la course. Lors du salon IAA Mobility, il a présenté un système à semi-conducteurs de nouvelle génération développé avec la société taïwanaise ProLogium et le groupe Mitsubishi Chemical. 

Associant les cellules de ProLogium à l'expertise de Mitsubishi en matière de matériaux et à un boîtier innovant conçu par Rimac, le pack est présenté comme plus léger, plus sûr et plus dense en énergie que les unités lithium-ion d'aujourd'hui.

Les détails techniques n'ont pas été dévoilés, mais Rimac considère cette plate-forme comme une percée potentielle. Rappelons que la marque est surtout active dans la vente de voitures de sport de niche.

Le Saint-Graal

Néanmoins, cette ruée reflète la conviction de l'industrie que les batteries à l'état solide sont le “Saint Graal” du stockage de l'énergie. En remplaçant les électrolytes liquides par des matériaux solides, elles promettent une densité énergétique plus élevée, une charge plus rapide et une plus grande sécurité, le tout dans un encombrement réduit.

Le défi a toujours été la durabilité et le coût à l'échelle. BloombergNEF prévoit que les batteries à l'état solide ne représenteront que 10% de la demande mondiale de VE et de stockage d'ici 2035. Pourtant, les fabricants étant sous pression pour augmenter l'autonomie, réduire le poids et diminuer les temps de charge, l'intérêt de percer le code est loin de s'estomper.

“La révolution des véhicules électriques est la plus grande transformation que l'industrie automobile ait jamais connue”, a déclaré M. Blome au public de Munich. “La démonstration d'aujourd'hui n'en est que le début.”