Des résultats au-delà des attentes pour la batterie solide de Volkswagen

Volkswagen collabore avec QuantumScape depuis 2012 pour mettre au point une cellule lithium-métal susceptible de lever les doutes sur la longévité des batteries embarquées dans les véhicules électriques. Les partenaires se réjouissent des résultats exceptionnels qu’ils ont obtenus.

Volkswagen se prépare

Les cellules de batterie à électrolyte solide, aussi qualifiées « à semi-conducteurs », constituent une des voies privilégiées par plusieurs constructeurs pour développer une nouvelle génération de véhicules électriques qui pourrait convaincre les automobilistes réticents à abandonner les motorisations essence et diesel.

En 2018, Volkswagen a ainsi investi 100 millions d’euros dans l’entreprise californienne QuantumScape, une spin-off de l’université de Stanford mobilisée sur cette technologie d’accumulateurs rechargeables. Devenu actionnaire majoritaire de cette structure avec à ce jour 15,88 % de part, le groupe allemand a créé PowerCo quatre ans plus tard en lançant la construction à Salzgitter d’une usine de fabrication de cellules de batteries.

Avec une mise en service alors programmée en 2025, elle serait dimensionnée pour pouvoir équiper 500 000 véhicules électriques à l’année. Ce qui correspond à une capacité de 40 gigawattheures. D’autres gigafactories suivraient, en Europe et aux Etats-Unis, par exemple, nécessitant des investissements massifs se chiffrant en milliards d’euros.

Un objectif ambitieux carrément dépassé

Les partenaires avaient défini un objectif déjà très ambitieux : limiter à un maximum de 20 % la perte de capacité énergétique au bout de 700 cycles de décharge/recharge. Ce qui, avec un pack permettant de parcourir 500 km, permettrait sur le papier d’obtenir une durée de vie de l’ordre de 350 000 km, sans pour autant que le pack soit impérativement à remplacer.

Ces attentes ont été pulvérisées par les résultats obtenus au bout de plusieurs mois d’essais dans les laboratoires PowerCo de Salzgitter. Après 1 000 cycles, soit potentiellement 500 000 km en conservant les données de départ, la cellule lithium-métal à électrolyte solide affichait encore 95 % de sa capacité.

Pour rappel, nombre de constructeurs de véhicules électriques estiment que la batterie est à remplacer lorsque son niveau descend aux alentours des 70 %. Ce qui laisse entendre qu’une voiture branchée équipée des cellules à semi-conducteurs de QuantumScape pourrait parcourir encore plusieurs centaines de milliers de kilomètres ensuite. Et ce, tout en conservant une certaine aptitude à avaler des distances relativement importantes avant un échange de pack ou d’être reléguée au rôle d’une citadine.

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Une technologie pas forcément coûteuse

Les perspectives de longévité dépendent toutefois aussi d’autres facteurs. Ainsi le bon maintien de la courbe d’usure à l’usage et dans la durée, le comportement à l’usage réel, la réaction à la recharge rapide, etc. Volkswagen est toutefois très optimiste. D’autant plus que les tests ont permis de mettre en évidence d’autres qualités de cette cellules à électrolyte solide.

En particulier la capacité de recharge rapide en retrouvant en 15 minutes de 10 à 80 % d’énergie, la sécurité avec un séparateur à l’état solide en céramique inorganique qui élimine les risques d’incendie, et un faible taux d’autodécharge. De premiers résultats encourageants avaient déjà été communiqués par QuantumScape au troisième trimestre de 2023.

Avec de telles caractéristiques, on peut imaginer que cette batterie lithium-métal sera coûteuse. Employant désormais plus de 600 collaborateurs, ce n’est cependant pas ce que la société californienne estime. Le coût devrait être maîtrisé grâce à la production de masse et en éliminant le graphite ou le silicium que l’on peut trouver en anode des batteries lithium plus classiques.

Encore quelques années d’attente avant disponibilité

La cellule de départ de la batterie lithium-métal de QuantumScape est bicouche à cathode double face. L’élément testé à Saltzgitter était composé de 24 couches, correspondant à la forme sans anode retenue pour la production en série. Quand ces batteries à semi-conducteurs seront-elles disponibles ?

Le nouveau communiqué diffusé en date de 4 janvier 2024 ne le précise pas. Le calendrier annoncé en 2018 prévoyait le lancement en 2025, en correspondance avec l’ouverture de la première usine de PowerCo. Il était toutefois question d’une phase de production pilote en 2022 ou 2023.

En outre, Jagdeep Singh, fondateur et CEO de QuantumScap, a précisé : « Il nous reste beaucoup à faire avant de commercialiser cette technologie, mais, à notre connaissance, aucune autre batterie lithium-métal pour l’automobile n’a montré une telle rétention de l’énergie de décharge sur un nombre de cycles comparable et dans les mêmes conditions ».

On peut donc estimer qu’un retard de quelques années est à prévoir, comme pour nombre de programmes qui ont dû traverser les crises à répétition, dont celles du Covid et de la fourniture des semi-conducteurs.