L’autonomie reste un des principaux freins à l’adoption des véhicules électriques, beaucoup de Français ayant peur de ne pas pouvoir sereinement effectuer leur trajet sur la route des vacances. Alors que la plupart des modèles actuels offrent entre 300 et 600 km d’autonomie WLTP dans le meilleur des cas, plusieurs constructeurs annoncent l’arrivée imminente de batteries capables d’atteindre la barre symbolique des 1000 km.
Il faut tout de même se rappeler qu’en quelques années seulement, l’autonomie moyenne des voitures électriques a plus que doublé. L’amélioration de la chimie des batteries, les nouvelles méthodes d’intégration et optimisation des systèmes de gestion d’énergie ne cessent d’évoluer. L’objectif des 1000 km, qui semblait utopique il y a encore cinq ans, devient aujourd’hui notre futur proche.
Les avancées de CATL, leader mondial de la batterie pour voitures électriques
Le géant chinois CATL qui fournit notamment Tesla travaille évidemment sur le sujet. Sa batterie Qilin CTP 3.0, déjà en production, offre une densité énergétique de 255 Wh/kg grâce à une structure au lithium renforcée au silicium. Cette densité permet théoriquement d’atteindre les 1000 km d’autonomie selon la norme d’homologation chinoise.
Plus récemment, CATL a présenté sa batterie Shenxing Plus lors du salon de Beijing 2024. Cette innovation marque une avancée significative pour les batteries Lithium Fer Phosphate (LFP). La Shenxing Plus atteint désormais 205 Wh/kg, suffisant pour propulser un véhicule sur 1000 km avec une seule charge, le tout en proposant un coût maîtrisé.
L’autre atout majeur des batteries CATL réside dans leur vitesse de recharge. La technologie Qilin permet de récupérer 300 km d’autonomie en seulement 5 minutes, à condition de disposer d’une infrastructure adaptée. La batterie conserve par ailleurs d’excellentes performances par temps froid, avec 700 km d’autonomie à -7 °C, soit une réduction limitée à 30 %.
Ces batteries équipent déjà plusieurs constructeurs chinois, notamment Zeekr pour son monospace 009. NETA intègre également cette technologie dans ses modèles actuels. Certains véhicules électriques proposent déjà donc en théorie des batteries ayant une autonomie de 1000 km. Seulement, la norme chinoise a tendance à être plus laxiste en promettant des chiffres bien plus ambitieux que notre cycle WLTP. Celui-ci a lui-même tendance à être critiqué pour être plutôt éloigné de la réalité, autant dire que la méfiance sur ces chiffres est de mise.
Les batteries semi-solides et solides, qu’est-ce que c’est ?
La technologie utilisée actuellement par CATL et la plupart des voitures électriques actuelles est celle des batteries lithium-ion. Elles contiennent un électrolyte liquide qui permet le déplacement des ions lithium entre les électrodes. Seulement cette technologie présente deux points négatifs majeurs, le liquide étant hautement inflammable, ainsi que la densité énergétique limitée de cette configuration. Pour augmenter la densité énergétique et donc l’autonomie d’une batterie, il existe la solution des batteries semi-solides ainsi que solides.
Les batteries semi-solides représentent une étape intermédiaire vers le Graal que constituent les batteries solides. Ces batteries atteignent une densité énergétique impressionnante de 360 Wh/kgn en utilisant un électrolyte hybride. Ce type de batterie équipe déjà la berline chinoise Nio ET7 et lui permet de plus de 1000 km avec une seule charge. Le problème ici reste leur coût de production prohibitif pour une commercialisation directe. Un point qui aura tendance à évoluer dans les années à venir, MG travaillant déjà à un modèle du même type qui sera présent sur certains de ses véhicules en 2025.
Les batteries totalement solides, considérées comme l’avenir du secteur, progressent également. Toyota et Nissan misent énormément sur cette technologie qui promet une densité encore supérieure grâce à l’électrolyte 100 % solide. Les avantages sont nombreux avec une meilleure sécurité, une durée de vie prolongée, une vitesse de charge inédite et 1200 km d’autonomie. Toutefois, les défis techniques restent trop nombreux pour l’arrivée cette année de batterie solide. CATL lui-même n’envisage pas de commercialiser ce type de batterie avant 2027, en raison de problèmes persistants de fiabilité et de coûts de production.
Mercedes et Factorial franchissent également une étape majeure vers la batterie ayant 1000 km d’autonomie
Mercedes-Benz, associé à la startup américaine Factorial, vient lui aussi de franchir une étape cruciale dans le développement des batteries solides. Après des tests en laboratoire, les ingénieurs ont adapté cette technologie à une EQS, la berline électrique haut de gamme du constructeur allemand.
La batterie expérimentale conserve les dimensions et la masse de la batterie d’origine de l’EQS (118 kWh), mais sa densité atteint 450 Wh/kg, portant sa capacité estimée à 150 kWh. Résultat : le prototype EQS revendique plus de 1000 km d’autonomie en parcourant actuellement les routes britanniques. Mercedes souligne néanmoins que l’objectif n’est pas uniquement d’augmenter l’autonomie. Ces batteries plus denses permettront surtout de réduire l’encombrement et le poids des véhicules, améliorant à la fois l’espace intérieur et l’efficience énergétique.
Pourquoi les batteries solides ne sont pas pour tout de suite ?
Malgré ces avancées prometteuses, plusieurs obstacles ralentissent encore l’arrivée des batteries à l’état solide. Le premier concerne l’infrastructure de recharge. Les batteries CATL nécessitent une puissance de charge d’environ 400 kW pour exploiter pleinement leur potentiel. En France, les bornes dépassant les 350 kW sont inexistantes.
Le poids reste également problématique. Malgré l’amélioration de la densité énergétique, une batterie de 150 kWh pèse encore plusieurs centaines de kilos. Cette masse augmente le poids du véhicule et donc sa consommation énergétique. C’est le fameux paradoxe de la voiture électrique, qui nécessite une lourde batterie pour une autonomie importante, ce qui réduit l’efficience énergétique et ainsi de suite…
Enfin, le coût constitue le véritable frein majeur de cette technologie. Celle-ci étant encore nouvelle, la production de batterie à l’état solide reste bien trop coûteuse pour les mettre sur le marché actuel. Comme chaque nouvelle technologie, il faudra attendre encore un moment pour que les coûts de production deviennent viables.
Faut-il vraiment 1000 km d’autonomie sur une voiture électrique ?
Devant tant de problématiques à résoudre, la question mérite d’être posée. Est-ce que disposer d’une voiture ayant 1000 km d’autonomie est réellement nécessaire ? Même le PDG de Nio reconnaît que « personne ne va conduire 1000 km sans s’arrêter ».
Pour les trajets quotidiens, un véhicule disposant de 300 à 400 km d’autonomie suffira amplement à la majeure partie de la population. Même pour de longs trajets comme Paris-Nantes ou Lyon-Marseille, une autonomie de 450 km permet de rouler d’une traite. C’est sans compter sur les divers planificateurs de trajets mis en place par les constructeurs, qui indiquent à quel moment et combien de temps il est nécessaire de s’arrêter à une borne de recharge.
D’ailleurs, l’infrastructure se développe à vitesse grand V. La France comptait déjà 150 000 bornes publiques fin 2024, et vise 400 000 points de recharge d’ici 2030. Sur autoroute, les stations permettent désormais de récupérer plusieurs centaines de kilomètres en 30 minutes, le temps de boire un café, de manger un sandwich et de repartir. De toute manière, cela fait maintenant des décennies que la Sécurité routière insiste sur le fait de devoir faire une pause toutes les 2 heures afin de garder une concentration optimale en diminuant le risque d’accident.
Une évolution dans le bon sens ?
Si la capacité des batteries à l’état solide d’atteindre une autonomie de 1000 km est impressionnante, elle ne représente pas pour nous le véritable avantage de cette nouvelle technologie. L’amélioration de la densité énergétique pourrait permettre également de faire des batteries plus petites et plus légères, afin de réduire le poids et l’encombrement importants des voitures électriques actuelles. En attendant, l’arrivée des batteries à l’état semi-solide dans nos véhicules du quotidien se fera dès cette année. Reste à voir ce que les constructeurs automobiles en feront.
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