Tesla proposera-t-il jamais du solide

Tesla choisit actuellement de développer ses propres cellules de batterie Lithium-ion 4680 plutôt que des batteries à semi-conducteurs, mais cela va-t-il changer ?

Au cours des dernières années, nous avons vu d'éminents constructeurs automobiles adopter la recherche sur la technologie des batteries à semi-conducteurs avec des portefeuilles ouverts. Leur objectif? S'éloigner des batteries lithium-ion actuelles, qui sont à l'origine de la plupart des problèmes liés aux véhicules électriques. Cependant, après plus d'une décennie, les batteries à semi-conducteurs ne sont pas encore devenues une réalité commerciale. Alors, qu'est-ce qui prend si longtemps ? Eh bien, pour l'instant, les batteries à semi-conducteurs ne peuvent pas être produites à grande échelle en raison des coûts de production exorbitants et des pénuries de matériaux qui entravent toujours la fabrication.

D'un autre côté, il convient de noter que ces contretemps pourraient n'être que temporaires, car des dizaines d'entreprises s'efforcent de les réparer, avec des centaines d'experts et des milliards de dollars à leur disposition. Pourtant, s'il y a un membre de l'industrie qui reste un non-croyant, c'est bien Tesla. La société américaine a plutôt choisi de suivre sa propre voie et de défier la future norme avec un nouveau format appelé les cellules de batterie 4680. Pour Elon Musk, la nouvelle technologie, qui en est encore à ses balbutiements, n'est pas seulement une alternative, mais une condamnation à mort des SSB. Alors, au milieu de cette guerre d'usure tranquille, nous prenons un moment pour nous demander : pourquoi tout le monde investit-il autant dans les batteries à semi-conducteurs ? Et que faudra-t-il à Tesla pour abandonner le dogme du lithium-ion en faveur de la nouvelle doctrine ?

Connexes : Oubliez les batteries à semi-conducteurs ; La technologie de batterie à venir de Porsche révolutionnera les véhicules électriques

Les batteries à semi-conducteurs tirent leur nom du fait qu'elles sont strictement constituées de composants solides. L'électrode positive (cathode) et l'électrode négative (anode) sont en métal, tandis qu'un électrolyte solide est placé entre les deux, permettant aux ions de circuler librement. Dans le cas des batteries lithium-ion standard, cet électrolyte est liquide et au cœur de la plupart des problèmes. Aujourd'hui, les véhicules électriques sont largement connus pour être particulièrement vulnérables dans les conditions hivernales, car leur autonomie, l'état de leur batterie et leurs performances globales sont fortement affectés par le temps froid, ce qui ralentit le mouvement des ions et entraîne une baisse de tension. D'autre part, les composants solides des SSB sont particulièrement résistants aux basses températures car ils ne sont pas susceptibles de geler comme le ferait un liquide. De même, les températures élevées peuvent également être un problème sérieux avec les batteries lithium-ion, car leurs électrolytes liquides sont hautement inflammables. Et, bien que le risque de combustion soit largement exagéré lorsqu'il s'agit de véhicules électriques, il s'agit toujours d'un problème de sécurité valable. Ce souci est largement atténué lorsque l'électrolyte est solide.

Une autre mise en garde concernant la possession d'une voiture électrique de nos jours est l'anxiété d'autonomie qui l'accompagne. Heureusement, la technologie de charge rapide actuelle peut aider à remédier à cela dans une certaine mesure. Cet avantage, cependant, n'est pas apprécié de la même manière par tous, car de nombreux consommateurs vivent encore dans la peur d'épuiser leur batterie au milieu d'un long voyage, même après l'avoir chargée pendant des heures pendant la nuit. Les batteries à semi-conducteurs résoudraient donc ce problème au niveau général, car elles permettent une densité d'énergie plus élevée (ce qui signifie plus de portée) et une charge plus rapide, car elles sont plus résistantes à la chaleur générée pendant le processus de réapprovisionnement. La cerise sur le gâteau est que, s'ils sont bien faits, ils seraient moins sujets à la détérioration et également plus malléables, car ils ne sont soumis à aucune limitation structurelle pour empêcher les liquides de s'échapper.

En relation: Pourquoi les batteries à semi-conducteurs vont révolutionner l'industrie des véhicules électriques

En 2012, Toyota deviendrait le premier constructeur automobile à mener des recherches expérimentales dans le domaine SSB. Aujourd'hui, le fabricant japonais travaille en collaboration avec Panasonic - le quatrième fabricant de batteries au monde - pour développer des batteries à semi-conducteurs. Le célèbre constructeur automobile s'apprête à lancer son premier véhicule propulsé par SSB d'ici 2025. Le twist ? Ce sera un hybride, car Toyota attend toujours que les coûts baissent avant d'intégrer éventuellement la technologie dans les véhicules électriques. L'un des développeurs SSB les plus célèbres de l'industrie est QuantumScape, une société américaine avec plus de 2 000 000 000 $ d'investissement en capital. Le constructeur californien travaille en partenariat avec Volkswagen (depuis 2012) et Porsche, qui prévoient d'utiliser des batteries à semi-conducteurs pour une éventuelle version électrique de la 911. Ces collaborations sont d'autant plus logiques que le groupe VW (qui englobe également Porsche) s'est engagé à lancer 70 véhicules électriques purs et 60 hybrides d'ici la fin de cette décennie.

QuantumScape fait des déclarations remarquablement audacieuses car il promet une charge rapide de 10 à 80 % en moins de 15 minutes, ainsi que des densités d'énergie supérieures rendues possibles par le retrait de l'anode en graphite/silicium. En décembre 2022, QS a expédié son premier lot de cellules au lithium métal à 24 couches à plusieurs fabricants de véhicules électriques pour des tests en interne. Bien que la commercialisation à grande échelle soit encore une possibilité lointaine, la société considère cette entreprise comme un grand pas en avant. Mercedes-Benz, qui prévoit également d'adopter pleinement le modèle EV d'ici 2030, est un autre membre de la croisade collective SSB qui a l'intention de tester la nouvelle technologie dans les années à venir. Le constructeur allemand est activement engagé dans des activités de recherche et développement, en partenariat avec ProLogium, un fabricant taïwanais de SSB. Dans l'espoir de produire des véhicules électriques moins chers avec des autonomies plus longues, Honda a également rejoint le mouvement en développant son propre SSB, dans le but de commencer éventuellement la production de masse. D'autres sociétés telles que Ford, General Motors et Stellantis ont également investi dans le modèle SSB. Cependant, il reste une entreprise en particulier qui s'oppose catégoriquement à la solution actuelle à l'état solide…

En relation: 10 constructeurs automobiles profondément investis dans les batteries à semi-conducteurs

Les cellules de batterie lithium-ion 4680 sont l'alternative interne de Tesla aux batteries standard, et sa façon de s'écarter de la révolution de l'état solide. La batterie tire son nom de ses dimensions (46 mm x 80 mm) et est censée être une mise à jour par rapport aux batteries 18650 et Panasonic 2170 qui alimentent actuellement le modèle 3 et certaines variantes du modèle Y. En tant que nouvelle technologie, le 4680 est livré avec des aspirations. d'augmenter la gamme des véhicules électriques jusqu'à 54 %, tout en réduisant le poids total et le coût de la voiture.

La masse réduite couplée à la capacité de 9 000 mAh par cellule devrait idéalement améliorer les performances, de manière drastique. Lors de sa première présentation lors de l'événement Battery Day en septembre 2020, le format 4680 vantait pompeusement une augmentation de l'énergie multipliée par cinq ainsi qu'une augmentation de la puissance multipliée par six par rapport à son prédécesseur. Ces affirmations, cependant, doivent encore être vérifiées car la nouvelle batterie en est encore à ses premiers pas. En décembre 2022, Tesla a confirmé que son équipe avait réussi à construire des cellules de batterie de 868K en l'espace d'une semaine. Cette étape marque un pas important dans la bonne direction.

Pour l'instant, le plus proche que nous ayons pu voir le 4680 dans la vraie vie est grâce à la variante Model Y AWD, qui est fabriquée dans Gigafactory Texas. Après avoir été initialement vendu comme une option hors menu, le nouveau modèle Y à 49 990 $ est désormais largement disponible pour le public, ce qui en fait l'offre la moins chère à ce jour. Bien qu'elle soit alimentée par 4680 cellules de batterie, cette version AWD ne répond toujours pas à l'attente, car elle n'offre que 270 miles d'autonomie. La raison? Commercialisation et approvisionnement ! Le nouveau modèle Y est présenté comme une version plus économique et a été intelligemment équipé d'une batterie à faible consommation d'énergie pour éviter d'enterrer la version actuelle à longue portée, qui offre 330 miles sur une charge complète. De plus, la batterie plus petite aide Tesla à produire plus de véhicules par 4680 cellules données.

Donc, en bref, Tesla devrait-il plutôt choisir des batteries à semi-conducteurs ? Trop tôt pour le dire. Pour l'instant, cela semble peu probable, car Elon a beaucoup investi dans ses cellules 4680. Cependant, la réalité trouve toujours le moyen de s'imposer, et la témérité d'Elon pourrait éventuellement s'amenuiser si les investissements de cent millions de dollars dans le développement de la SSB finissent par porter leurs fruits.

Nacim est un passionné de voitures, un fan de sports de combat et un journaliste. Polyglotte et multitâche, il s'est ancré dans plusieurs domaines, allant de la traduction au doublage. Nacim parle couramment le français, l'arabe et l'anglais, est titulaire d'une maîtrise en interprétation et rêve de conduire une Mitsubishi Eclipse 1998.