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 Automatic Battery Pack Assembly Line For ESS

Les batteries à semi-conducteurs arrivent-elles ?

June 17 , 2025
La forme ultime des batteries au lithium : les batteries à semi-conducteurs


Avantages des batteries à semi-conducteurs (SSB)

L'autonomie des véhicules à énergies nouvelles (VEN) a longtemps été limitée par la densité énergétique de la batterie, fondamentalement déterminée par les matériaux de la cathode et de l'anode. Les batteries lithium-ion (LIB) ont connu de multiples itérations, principalement axées sur l'amélioration des matériaux cathodiques : du lithium fer phosphate (LFP) initial aux variantes nickel-cobalt-manganèse (NCM) (par exemple, NCM523 et NCM622, où les chiffres indiquent les ratios nickel, cobalt et manganèse), et maintenant au NCM811 à haute teneur en nickel. Les futures avancées pourraient s'orienter vers des cathodes à base de lithium et de manganèse (LRM).


En revanche, les matériaux d'anode ont connu des avancées limitées, passant uniquement du graphite aux composites silicium-carbone (Si-C). Alors que les anodes Si-C offrent une densité énergétique maximale d'environ 400 Wh/kg, le passage aux anodes en lithium métal (LMA) pourrait théoriquement permettre d'atteindre 2 600 à 3 500 Wh/kg, une avancée révolutionnaire. Cependant, les LMA sont incompatibles avec les électrolytes liquides (LE) classiques en raison de la formation de dendrites de lithium lors du cyclage. Ces dendrites pénètrent dans le séparateur, provoquant des courts-circuits internes, des emballements thermiques et des incendies. Ainsi, malgré la densité énergétique inégalée des LMA, leur adoption nécessite des électrolytes à l'état solide (SSE) dont la conductivité ionique correspond à celle des LE tout en supprimant les dendrites, un facteur clé du développement des SSB.

De même, les systèmes LE sont limités en tension (~4,2 V), ce qui restreint les options de cathodes à haute énergie. Les SSE permettent d'utiliser des cathodes à tension extrême (par exemple, à haute teneur en nickel ou en soufre), augmentant encore la densité énergétique.

Principales différences : SSB et LIB classiques
La distinction la plus significative réside dans le remplacement des électrolytes liquides et des séparateurs par des électrolytes solides. Au-delà de la sécurité et de la densité énergétique, les SSB offrent des avantages dans les domaines suivants :
  • Allègement des véhicules : La suppression des séparateurs et des LE (occupant environ 40 % du volume et 25 % du poids) réduit l'épaisseur. La sécurité renforcée permet également de supprimer les systèmes de gestion thermique, améliorant ainsi le rendement volumétrique.
  • Cycle de vie :La suppression des dendrites permet environ 45 000 cycles dans des conditions idéales.
  • Charge rapide :Recharge complète en quelques minutes.
  • Plage de température de fonctionnement : 3× plus large que les LE.


Défis et feuille de route de développement
Les SSB sont confrontés à des obstacles tels qu'une faible conductivité ionique (due à un mauvais contact entre l'électrode et l'électrolyte) et des coûts élevés, ce qui retarde la production de masse de 5 à 10 ans. Pour atténuer la résistance interfaciale, des électrolytes hybrides (à teneur partiellement liquide) sont utilisés, ce qui conduit à une transition progressive :
  1. Batteries semi-solides (≤10 % liquide) – Privilégier la sécurité et la compatibilité de production.
  2. Batteries quasi-solides (≤ 5 % de liquide) – Équilibrer performance et fabricabilité.
  3. Batteries entièrement solides (zéro liquide) – Objectif ultime.


Les batteries semi-solides, bien que n'augmentant pas significativement la densité énergétique, excellent en termes de sécurité (par exemple, résistance aux chocs, à la surchauffe et aux courts-circuits) et de compatibilité industrielle (ne nécessitant que des modifications mineures des lignes de production de cellules en sachet existantes). Ceci explique leur adoption rapide dans les modèles de véhicules électriques actuels.

Le développement des batteries solides connaît une avancée progressive. Les batteries semi-solides (teneur en électrolyte liquide ≤ 10 %) sont les premières à atteindre une application commerciale avec une sécurité accrue et une compatibilité accrue avec les chaînes de production. Les principales entreprises chinoises et américaines se concentrent sur les systèmes d'électrolytes solides à base d'oxyde et de sulfure, recherchant respectivement une stabilité élevée et une conductivité ionique élevée. La feuille de route technologique indique qu'une percée dans le domaine des batteries quasi-solides (teneur en liquide ≤ 5 %) sera réalisée entre 2030 et 2035, ouvrant ainsi la voie à l'ère des batteries tout-solides entièrement sans liquide.


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Assemblage du pack : machine de classement de cellules au lithium, machine de tri de cellules de batterie, soudeuse par points de pack de batteries, testeur complet de batteries, machine de vieillissement de batteries, etc.

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