Aujourd’hui, l’électricité est presque toujours stockée à l’aide de batteries lithium-ion. Partout dans le monde, les scientifiques travaillent à de nombreux concepts alternatifs qui s’annoncent moins chers, plus performants et plus écologiques. Tour d’horizon.
Si l’on devait opter pour un symbole de la transition énergétique, la batterie serait certainement un choix approprié. Elle permet de stocker l’électricité et constitue donc un élément indispensable du système énergétique futur, lequel repose sur de l’électricité issue de sources renouvelables et s’affranchit des matières premières fossiles, pétrole et gaz.
Depuis début 2025, Mercedes teste ce véhicule muni d’une batterie à électrolyte solide développée en interne. Celle-ci devrait avoir une autonomie supérieure et un temps de recharge écourté par rapport aux batteries lithium-ion.
Photo : Mercedes-Benz Group
Plusieurs technologies existent pour la construction de batteries. Depuis son lancement au début des années 1990, la batterie lithium-ion a conquis le marché et constitue aujourd’hui la solution standard dans de nombreux domaines. En effet, elle est fiable techniquement et produite en grande quantité dans le monde entier. Mais le principal avantage réside dans sa densité énergétique élevée, généralement comprise entre 200 et 250 watts-heure par kilogramme. Elle condense donc une grande quantité d’électricité dans un petit volume et un poids relativement faible. Cet aspect joue un rôle déterminant pour les applications où l’espace est limité et où le poids supplémentaire doit être réduit au minimum, comme par exemple les smartphones, ordinateurs portables et voitures électriques.
Batterie lithium-ion, comment ça marche ?
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Malgré le succès commercial des batteries lithium-ion, la recherche d’alternatives se poursuit, la batterie lithium-ion ayant des points faibles comme un temps de recharge important, la sensibilité à la température et une capacité de stockage qui décroît au fil du temps, sans oublier la rareté des matières premières et leur extraction peu respectueuse de l’environnement. C’est pourquoi les scientifiques du monde entier travaillent sur des batteries plus performantes, plus écologiques, d’un prix égal ou presque, voire moins chères. Vous découvrirez ci-après trois concepts alternatifs.
Batterie au sodium : matières premières disponibles
La batterie au sodium-ion (ou batterie à l’eau salée) a une structure très similaire à sa cousine au lithium. La principale différence réside dans les matériaux utilisés : au lieu du lithium et d’autres ressources plutôt rares, elle utilise du sodium, lequel est disponible partout dans le monde en grande quantité et peut être extrait de l’eau de mer, ce qui réduit les coûts et l’impact environnemental. Elle résiste par ailleurs mieux aux différences de température que la batterie au lithium et est moins inflammable que cette dernière. Son principal inconvénient est sa densité énergétique plus faible : à poids égal, elle stocke moins d’électricité.
Selon le fabricant CATL, la batterie sodium-ion « Naxtra » est la plus puissante au monde dans sa catégorie, avec une densité énergétique de 175 watts-heure par kilo.
Photo : CATL
Néanmoins, les grands fabricants chinois, en particulier, investissent massivement dans cette technologie. Sous la marque « Naxtra », la compagnie CATL a démarré en 2024 la production en série d’une batterie sodium-ion. Son concurrent BYD est en train de construire une usine géante – une gigafactory – pour la fabrication de batteries sodium-ion. Si ces batteries sont plutôt destinées à être utilisées dans les véhicules électriques, il existe déjà des systèmes de stockage stationnaires plus importants basés sur la même technologie. En Chine toujours, un système de stockage au sodium-ion d’une capacité totale de 10 mégawatts-heure a été mis en service en 2024. Il devrait progressivement atteindre une puissance de 100 mégawatts-heures.
Batterie au sel : grande sécurité
Le principe de base de la batterie au sel (à ne pas confondre avec la batterie à eau salée ou la batterie sodium-ion) est la séparation du chlorure de sodium (sel de cuisine) lors de la charge. Un cycle de recharge étant relativement long, la batterie au sel est principalement utilisée lorsque le facteur temps joue un rôle secondaire, par exemple dans les bâtiments résidentiels et commerciaux équipés d’une installation photovoltaïque, où elle stocke l’électricité solaire excédentaire.
La batterie au sel présente également l’avantage que les matériaux nécessaires sont nettement plus respectueux de l’environnement que ceux utilisés dans les batteries au lithium et qu’ils peuvent être facilement recyclés dans différentes régions du monde. Seul le nickel est un peu plus rare, mais néanmoins plus abondant que le lithium et le cobalt employés dans d’autres types de batteries. La batterie au sel est ininflammable et n’explose pas. C’est pourquoi on l’utilise dans les endroits sensibles en termes de sécurité.
Batterie au sel dans la succursale Migros de Schlieren. Elle pèse 7 tonnes et se compose de 24 modules, avec une capacité totale de 540 kilowattheures, ce qui permettrait d’alimenter 50 maisons individuelles en électricité pendant une journée.
Photo : GMZ
Technologie de stockage éprouvée, la batterie au sel s’est déjà imposée dans certains secteurs. Migros exploite par exemple une batterie au sel à Schlieren, afin de pouvoir utiliser la nuit l’électricité solaire auto-produite. À terme, la batterie au sel se rechargera encore plus rapidement et sera moins gourmande en énergie. L’institut scientifique Empa conduit actuellement des tests dans le cadre d’un projet de recherche sur la technologie laser appliquée à la production de cellules.
Batterie à électrolyte solide : capacité accrue
La batterie à électrolyte solide constitue une autre alternative prometteuse. En remplaçant l’électrolyte liquide par de l’électrolyte solide, on augmente la densité énergétique de la batterie grâce à des anodes plus performantes. De plus, contrairement à son cousin liquide, l’électrolyte solide est ininflammable, ce qui représente un gain de sécurité. Par rapport à la batterie lithium-ion, elle dispose d’une capacité de stockage supérieure de 30 % environ. La batterie à électrolyte solide est donc particulièrement intéressante pour la voiture électrique, où l’on vise une autonomie maximale.
Les batteries à électrolyte solide ont l’avantage de permettre l’utilisation de lithium métallique pour l’anode grâce à l’électrolyte solide. Résultat : une densité énergétique meilleure qu’avec le graphite habituellement utilisé, ce qui augmente la capacité de stockage de la batterie.
Photo : Mercedes-Benz Group
Outre leurs nombreux avantages potentiels, les batteries à électrolyte solide nécessitent encore des recherches supplémentaires afin que cette technologie puisse être industrialisée. De plus, la capacité de production reste faible. Les batteries à électrolyte solide devraient donc rester plus chères pour le moment. Toutefois, plusieurs entreprises semblent croire en leur succès. Mercedes-Benz, par exemple, a mis en circulation début 2025 une première voiture électrique équipée d’une batterie à électrolyte solide développée en interne. D’autres constructeurs automobiles tels que Volkswagen, Ford et BMW poursuivent des projets dans ce sens, tout comme des fabricants de batteries chinois.
Conclusion : la relève se prépare
Il ne faut pas s’attendre à ce que les concepts de batteries présentés ou d’autres approches remplacent complètement les batteries lithium-ion. La technologie lithium-ion a fait ses preuves et les chaînes de production et d’approvisionnement sont conséquentes. Il n’en reste pas moins que la concurrence devrait gagner des parts de marché dans les années à venir, dans des secteurs spécifiques, d’autant que les batteries alternatives sont moins onéreuses et plus écologiques que les batteries au lithium-ion. Voilà une bonne nouvelle pour l’environnement et les consommateurs !
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