Une approche prometteuse implique l’utilisation d’électrolytes solides au lieu d’électrolytes liquides. Les électrolytes solides sont ininflammables et peuvent fonctionner à des températures plus élevées, augmentant potentiellement la sécurité et la durée de vie des batteries. De plus, les électrolytes solides peuvent permettre l’utilisation d’anodes au lithium métallique, qui ont une densité énergétique plus élevée que les anodes en graphite traditionnelles.
Défis de la recherche :
- Développer des électrolytes solides à haute conductivité ionique
- Assurer un bon contact entre l'électrolyte solide et les électrodes
- Résoudre les problèmes liés à la dégradation et à la durée de vie de la batterie
Avantages potentiels :
- Densité énergétique accrue et sécurité améliorée par rapport aux batteries lithium-ion actuelles
- Durée de vie plus longue et plage de températures de fonctionnement plus large
- Réduction des risques d'emballement thermique et d'incendies
Chronologie :
- Les efforts de recherche et de développement se poursuivent, certaines batteries lithium-métal solides atteignant déjà le stade de la production pilote.
- La commercialisation est prévue entre le milieu et la fin des années 2020.
Batteries lithium-soufre
Les batteries au lithium-soufre offrent un potentiel de densité énergétique encore plus élevée que les batteries au lithium-ion, en raison de la capacité spécifique théorique élevée du soufre (1 675 mAh/g). Le soufre est également abondant et peu coûteux, ce qui en fait un matériau cathodique intéressant.
Défis :
- Le soufre subit des réactions électrochimiques complexes pendant la charge/décharge, entraînant une diminution de la capacité et une durée de vie réduite.
- La dissolution des intermédiaires polysulfure peut entraîner des problèmes de stabilité et de performances de la batterie.
- La mauvaise conductivité électrique du soufre nécessite l'utilisation d'additifs conducteurs.
Avantages potentiels :
- Densité énergétique nettement plus élevée que les batteries lithium-ion actuelles
- Coût inférieur grâce à l'utilisation du soufre comme matériau de cathode
- Potentiel d'une durée de vie plus longue et d'une sécurité améliorée
Chronologie :
- Les efforts de recherche et de développement se poursuivent, certaines batteries lithium-soufre montrant des performances prometteuses lors des tests en laboratoire.
- La commercialisation pourrait prendre encore plusieurs années, car il faudra surmonter les défis liés à la stabilité et à la durée de vie.
Batteries lithium-air
Les batteries lithium-air ont le potentiel d’atteindre des densités d’énergie extrêmement élevées, car elles utilisent l’oxygène de l’air comme matériau cathodique. Cela pourrait permettre des réductions significatives de poids et de volume par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles.
Défis de la recherche :
- Les batteries lithium-air sont très sensibles à l'humidité et aux impuretés présentes dans l'air, ce qui entraîne des problèmes de stabilité et de sécurité.
- Le processus de charge implique la formation de dendrites de lithium, qui peuvent provoquer des courts-circuits et une panne de batterie.
- La durée de vie et la réversibilité de la réaction de réduction de l'oxygène doivent être améliorées.
Avantages potentiels :
- Densité énergétique sans précédent, susceptible de révolutionner l'autonomie des véhicules électriques et les capacités des appareils portables
- Utilisation de l'oxygène de l'air abondant et librement disponible comme matériau cathodique
Chronologie :
- Les batteries lithium-air en sont encore aux premiers stades de recherche et de développement. Des défis importants doivent être relevés avant de pouvoir être envisagés pour des applications commerciales.
