Les batteries à semi-conducteurs se rapprochent de la réalité pour les futurs véhicules électriques

L'alternative la plus solide aux batteries lithium-ion largement utilisées, avec les avantages d'une sécurité améliorée, d'une densité énergétique plus élevée, d'une durée de vie plus longue et d'une charge plus rapide, est presque là.

Cette alternative prometteuse est Batteries à semi-conducteurs (SSB), qui remplacent les électrolytes liquides par des électrolytes solides, éliminant ainsi le risque d'incendie et permettant des conceptions plus compactes, ainsi que prenant en charge davantage de cycles de charge avant dégradation. 

Une étude¹ Des chercheurs de l'Université de Californie ont étudié cette technologie et ont constaté qu'elle était capable de transformer non seulement les voitures électriques, mais également l'électronique grand public et le stockage d'énergie. La clé de tout cela est la chimie et l’ingénierie.

« En retirant le liquide et en utilisant des matériaux solides stables à la place, nous pouvons injecter en toute sécurité plus d'électricité dans la batterie à la fois, sans risque de surchauffe ou d'incendie. »

– Auteur principal Cengiz Ozkan, professeur de génie mécanique à l'UCR

Contrairement au liquide des batteries lithium-ion traditionnelles, qui se dégradent avec le temps, présentent un risque d'incendie et limitent la vitesse de charge, le matériau solide utilisé dans les batteries à semi-conducteurs offre un environnement plus stable et plus sûr, permettant une charge plus efficace avec moins de problèmes de sécurité.

Grâce à leurs qualités supérieures par rapport aux batteries lithium-ion actuelles, les SSB ont gagné beaucoup de terrain auprès des entreprises, mais jusqu'à présent, la technologie reste au stade de développement. Mais pas pour longtemps maintenant.

Validation en conditions réelles : batteries à semi-conducteurs dans les véhicules électriques (démo QS/VW)

Cette semaine, le développeur de batteries à semi-conducteurs QuantumScape (QS ), en collaboration avec son partenaire commercial PowerCo, a réalisé une démonstration en direct de ses batteries lithium-métal à semi-conducteurs à haute densité énergétique alimentant un véhicule.

PowerCo est la branche batteries du groupe Volkswagen, l'un des principaux constructeurs automobiles mondiaux et le plus grand constructeur européen. VW possède des marques comme Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT et Škoda. L'entreprise produit également des véhicules utilitaires légers et des véhicules utilitaires lourds comme MAN et Scania, tandis que CARIAD est l'unité logicielle et technologique de tous les véhicules du groupe Volkswagen. 

Le groupe VW et PowerCo sont des investisseurs à long terme dans la technologie à semi-conducteurs de QuantumScape et testent leurs cellules prototypes depuis des années.

Pour la première fois, QuantumScape, PowerCo et le groupe Volkswagen ont présenté cette nouvelle technologie à l'IAA Mobility de Munich, l'un des plus grands salons de la mobilité au monde. 

En retirant le drap noir du véhicule, ils ont révélé une moto de course Ducati V21L modifiée et entièrement électrique, qui est entièrement alimenté par des cellules à semi-conducteurs QSE-5.

Les cellules à semi-conducteurs de la moto ont été assemblées grâce à la plateforme de fabrication exclusive de QuantumScape (procédé de production Cobra), qui permet un traitement thermique plus rapide, nécessite moins d'espace au sol et élimine certaines étapes de fabrication. Le système de batterie, unique en son genre, est conçu par les spécialistes d'Audi, spécifiquement pour les cellules QS SSB.

Cette démonstration marque une grande réussite non seulement pour les entreprises impliquées mais aussi pour le secteur des véhicules électriques (VE), car c'était la première fois que les cellules sans anode de QuantumScape passaient de l'usine de fabrication à un véritable véhicule pour que le monde entier puisse les voir.

« Aujourd’hui, nous avons franchi le seuil de la possibilité à la réalité. »

– PDG et président de QuantumScape, Dr Siva Sivaram

Le partenariat de l'entreprise avec PowerCo, a-t-il noté, permet à QuantumScape de faire évoluer sa technologie transformatrice vers une production en gigawattheures (GWh), et ensemble, ils « contribueront à inaugurer une nouvelle ère de transport électrifié ».

Selon le annonce officielle, la première démonstration en direct au monde de batteries lithium-métal à semi-conducteurs QS alimentant un véhicule électrique représente une avancée significative dans la technologie des batteries et un grand pas vers la commercialisation des véhicules électriques à semi-conducteurs.

Avec cette technologie, l'objectif est de contribuer à faire avancer la révolution des véhicules électriques, qui, selon Frank Blome, PDG de PowerCo, « est la plus grande transformation que l'industrie automobile ait jamais connue ». 

Les SSB redéfiniront ce qui est possible pour les véhicules haut de gamme et hautes performances, la démonstration n'étant qu'un début, a-t-il ajouté.

Feuille de route de QuantumScape, du prototype à la production

Alors que les batteries lithium-ion traditionnelles atteignent les limites de leur densité énergétique et de leur sécurité possibles, à mesure que l'électronique portable, les véhicules électriques et les réseaux d'énergie renouvelable deviennent plus répandus et exigeants, QuantumScape s'est tourné vers les batteries à semi-conducteurs pour offrir une plus grande densité énergétique, une charge plus rapide et une sécurité renforcée. soutenir la transition vers un avenir à faibles émissions de carbone.

Elle est actuellement en tête de la course mondiale au développement de batteries à semi-conducteurs et est prête à introduire ses cellules à semi-conducteurs complètes sur le marché des véhicules électriques à grande échelle dans un avenir proche.

La récente démonstration de sa technologie au monde entier a fait bondir le cours de l'action de cette entreprise à la capitalisation boursière de 5 milliards de dollars. Au moment de la rédaction de cet article, QS s'échange à 8.85 $, en hausse de 70.52 % depuis le début de l'année, bien qu'elle soit encore loin de son record historique (ATH) de 132.73 $ atteint fin 2020.