Le mercredi 25 juin, QuantumScape a annoncé qu'il avait réussi à développer un nouveau processus de fabrication qui accélère la production de son matériau en céramique pour l'électrolyte solide jusqu'à 10 fois .
Cette avancée est une importance cruciale pour plusieurs raisons:
- Viabilité commerciale: L'un des plus grands obstacles à l'arrivée massive de batteries à l'état solide a été la difficulté et la lenteur de sa production. Un processus 10 fois plus rapide apporte à cette technologie une étape géante de la fabrication de séries.
- Performances plus importantes: les batteries à l'état solide promettent de révolutionner le véhicule électrique en offrant une plus grande densité d'énergie (plus d'autonomie dans moins d'espace), des temps de chargement ultra-graphe et, surtout, un niveau de sécurité beaucoup plus élevé que celui des batteries actuelles au lithium-ion, car elles éliminent l'électrolyte liquide inflammable.
- Réduction des coûts: l'accélération de la production est essentielle pour réduire les coûts et être en mesure de rivaliser avec les technologies de batterie actuelles.
Cette avancée de quantumscape, dans laquelle les géants tels que le groupe Volkswagen participent, est l'une des nouvelles les plus prometteuses de l'année pour la future génération de voitures électriques.
Qu'est-ce qu'une batterie à semi-conducteurs?
Pour comprendre l'ampleur des nouvelles, vous devez d'abord savoir ce qu'une batterie à solide diffère de celles utilisées par les voitures électriques actuelles (ions lithium).
Une batterie au lithium conventionnelle a trois composants principaux: une anode (pôle négatif), une cathode (pôle positif) et un électrolyte liquide qui les sépare. Cet électrolyte est celui qui permet à l'écoulement des ions entre les deux pôles de produire de l'électricité. Le problème est que ce liquide est inflammable, sensible aux températures élevées et à l'un des principaux facteurs qui limitent la vitesse de charge et la densité d'énergie.
Une batterie à solide , comme son nom l'indique, remplace cet électrolyte liquide par du matériau solide . Dans le cas de Quantumscape, ce matériau est une feuille de céramique flexible . Ce changement apparemment simple transforme tout.
Le problème: la bouteille de production
Jusqu'à présent, le "Saint Graal" déjà le plus grand défi des batteries à l'état solide a été de fabriquer ce séparateur en céramique solide. Le processus était extrêmement lent et complexe, similaire à la cuisson des pièces en céramique dans un four, un processus qui pourrait prendre des jours entiers.
Imaginez essayer de produire des millions de voitures électriques si la pièce la plus fondamentale de sa batterie prend des jours pour "cuire". C'était un goulot d'étranglement qui a rendu la production de masse impossible et a gardé les coûts à travers les nuages.
La solution quantumscape: un "four à micro-ondes" pour les batteries
L'avance annoncée cette semaine par Quantumscape attaque directement ce problème. Ils ont développé et breveté un nouveau système de chauffage au four à haut débit . Bien que les détails techniques soient des secrets industriels, l'analogie la plus simple serait de comparer l'ancien processus avec un four traditionnel et le nouveau four avec un puissant four à micro-ondes industrielles.
Cette nouvelle méthode accélère 10 fois le processus de cuisson de la feuille de céramique . Ce qui a pris des jours auparavant peut maintenant être fait dans une fraction de cette époque, éliminant l'obstacle principal qui a empêché la production de grimper. Cela permet de fabriquer les feuilles de séparation en continu et une vitesse compatible avec les besoins de l'industrie automobile.
Quels avantages concrets cette technologie offre-t-elle?
- Plus d'autonomie (plus grande densité d'énergie): en éliminant les composants "inertes" de l'électrolyte liquide, beaucoup plus d'énergie peut être stockée dans le même espace. Cela se traduit par des voitures avec des autonomies qui pourraient dépasser 800 ou même 1 000 kilomètres avec une seule charge, éliminant "l'anxiété d'autonomie".
- Charges ultra-graphes: le séparateur solide est beaucoup plus stable et permet un flux d'ions plus rapide et plus rapide et sûr. Quantumscape a démontré dans ses prototypes que ses cellules peuvent être chargées de 10% à 80% en moins de 15 minutes . Ce serait un temps d'attente très similaire à la republication de l'essence.
- Sécurité radicalement supérieure: c'est l'un des points les plus importants. Ne pas avoir d'électrolyte liquide inflammable, le risque de feu de la batterie, même en cas d'accident ou de forage, est considérablement réduit. Cela permet de simplifier les systèmes de refroidissement et de protection complexes et lourds qui entourent les batteries actuelles.
- Life plus utile: les batteries à l'état solide se dégradent beaucoup plus lentement. Des tests quantiques de paysage ont montré que leurs cellules maintiennent plus de 95% de leur capacité initiale après plus de 1 000 cycles de charge , ce qui pourrait être équivalent à plus de 800 000 kilomètres d'utilisation. La voiture serait obsolète avant la batterie.
Qu'est-ce qui manque pour les voir dans la rue?
Bien que cette avancée dans la production soit une étape géante, il y a encore des défis à surmonter:
- Casque industrielle: Une chose est d'accélérer le processus dans un laboratoire ou une usine pilote et une autre très différente est de la mettre en œuvre à une échelle de masse dans une Gigafactoría. Ce sera le prochain grand pas.
- Coût final: Malgré l'amélioration, le coût de production reste plus élevé que celui des batteries lithium -on. L'objectif est que la production de masse réduit ces coûts jusqu'à ce qu'ils les rendent compétitifs.
- L'intégration dans le véhicule: les fabricants, tels que leur partenaire principal Volkswagen, doivent adapter la conception de leurs plates-formes pour intégrer ces nouveaux paquets de batteries et profiter de tous leurs avantages.
En résumé, QuantumScape n'a pas "inventé" la batterie à solide, mais il semble avoir trouvé la clé pour la fabrication de masse . S'ils respectent leurs délais, nous pourrions commencer à voir les premiers véhicules hauts équipés de cette technologie vers la fin de cette décennie , marquant le début de la véritable deuxième génération de la voiture électrique.
