Elle a beau avoir 40 ans, la batterie lithium-ion est toujours la référence en matière de stockage d'électricité. Des améliorations sont certes en cours, comme l'utilisation de matériaux composites pour les électrodes, de batteries au sodium ou encore de batteries à électrolyte solide ininflammables.
Malgré ces efforts, la batterie reste le point faible des appareils électriques. Elle représente aujourd'hui un tiers du poids et du coût d'un véhicule neuf, et rend un avion électrique long-courrier si lourd qu'il lui est impossible de décoller.
Les scientifiques réfléchissent donc à un renversement complet de paradigme: plutôt que de concevoir une voiture autour de la batterie, l'idée est de la faire disparaître entièrement en la fondant dans la carrosserie.
«Il n'y a pas de pile intégrée au véhicule. Le matériau lui-même est le dispositif de stockage de l'énergie», résume dans Wired Emile Greenhalgh, spécialiste des matériaux à l'Imperial College de Londres.
Sandwich électrique
Dans les batteries conventionnelles, les différents éléments (anode, cathode, électrolyte et séparateur) sont empilés ou enroulés les uns autour des autres pour prendre le moins de place possible.
Dans une batterie dite structurelle, l'électricité est stockée directement dans les fines couches de matériaux composites composant le châssis de la voiture, comme la fibre de carbone, qui joue à la fois le rôle d'anode et de cathode.
Une très fine feuille de verre tissé sépare les deux électrodes, et ces couches sont suspendues dans un électrolyte «comme un fruit dans une gelée électrochimique», explique Wired.
«L'ensemble n'a que quelques millionièmes de mètre d'épaisseur et peut être découpé à la forme souhaitée», est-il ajouté. Cette approche offre un gain de performance et de sécurité considérable, car l'on supprime les cellules inflammables susceptibles d'exploser.
Ce type de batterie structurelle n'est pas tout à fait nouveau. En 2013, Volvo et l'Imperial College de Londres avaient déjà développé des panneaux en fibre de carbone permettant de stocker l'électricité sous forme électrostatique dans la carrosserie.
La batterie n'était alors pas suffisante pour alimenter la propulsion de la voiture, mais fournissait un apport électrique complémentaire pour l'air conditionné, l'autoradio ou les phares.
Outre leur plus faible capacité, ces supercondensateurs souffrent d'autres handicaps. La fibre de carbone n'est pas aussi résistante aux chocs et aux déformations que l'acier, et les transferts d'ions à l'intérieur du matériau peuvent modifier ses propriétés. De plus, le coût de ces panneaux avec électricité intégrée serait sans nul doute bien plus élevé que les alliages habituels.
La batterie invisible n'est donc certainement pas pour demain. Elon Musk a cependant déjà confirmé que la prochaine Tesla Model Y, produite à Berlin l'année prochaine, intégrera une batterie structurelle où les soubassements avant et arrière seront directement reliés par la batterie intégrée dans le châssis.
D'après le patron de Tesla, cela devrait permettre d'alléger la voiture de 10% et d'augmenter l'autonomie «d'au moins autant».
