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Les systèmes de stockage d’énergie, en particulier les batteries lithium-ion, sont au cœur de la transition énergétique. Mais leur durée de vie est une limite souvent rencontrée dans leur performance et leur rentabilité à long terme. Si des progrès considérables ont été réalisés, l’usure progressive des batteries reste une problématique centrale. Rimac Energy, un fabricant innovant basé en Croatie, propose une solution prometteuse pour allonger cette durée de vie grâce à une technologie appelée prélithiation.
Comment les batteries lithium-ion s’usent-elles ?
Les batteries lithium-ion fonctionnent selon un principe relativement simple, mais efficace : le transfert d’ions lithium entre deux électrodes opposées au sein de l’accumulateur. Pendant la décharge, les ions lithium circulent de l’électrode positive vers l’électrode négative via un électrolyte liquide, et lors de la charge, le processus s’inverse. Les chercheurs décrivent souvent ce mécanisme comme un « rocking-chair », où les ions basculent entre les deux pôles de la batterie.
Cependant, ce processus se détériore avec le temps. Plusieurs facteurs contribuent à l’usure des batteries lithium-ion :
- La formation de lithium métallique sur l’électrode négative.
- La dégradation de l’électrolyte.
- L’apparition d’éléments inertes dans l’électrode positive, empêchant le transfert efficace des ions.
Ces phénomènes entraînent une diminution progressive de la capacité de charge des batteries, affectant leur performance et leur durée de vie. Un des enjeux majeurs pour la recherche actuelle est de trouver des moyens de limiter ou de compenser cette perte de capacité.
La prélithiation : une solution innovante pour prolonger la durée de vie
Pour contrer cette usure inévitable, Rimac Energy a misé sur une technique avant-gardiste : la prélithiation. Le principe est simple mais astucieux : intégrer dans la batterie une quantité excédentaire de lithium dès la fabrication. Ce lithium supplémentaire compense progressivement la perte de lithium mobile, prolongeant ainsi la durée de vie utile de la batterie.
Le système de batterie SineStack développé par Rimac Energy, basé sur la technologie lithium-fer-phosphate (LFP), intègre cette innovation. Avec une capacité impressionnante de 790 kWh, la batterie utilise un matériau à base d’oxyde de fer pour stocker l’excès de lithium. En parallèle, un système de distribution électrique dit « distribué » contrôle en temps réel la performance des accumulateurs, permettant ainsi un équilibre optimal.
Pourquoi cette innovation est-elle capitale ?
Grâce à la prélithiation, Rimac Energy assure que ses batteries pourront dépasser les 12 000 cycles de charge tout en maintenant une capacité optimale pendant les deux premières années de fonctionnement. Cette avancée est un atout crucial pour les systèmes de stockage d’énergie renouvelable, qui nécessitent des batteries robustes et durables pour être économiquement viables.
Comparaison avec les technologies concurrentes
Bien que Rimac Energy revendique que son système est le « plus avancé au monde », d’autres fabricants ne sont pas en reste. Le géant chinois CATL a récemment annoncé une batterie qui utilise également la prélithiation. Selon CATL, leur innovation permettrait de maintenir une capacité inchangée non seulement pendant deux, mais pendant cinq ans, surpassant ainsi la solution de Rimac sur ce point précis.
Cette compétition entre fabricants montre que la prélithiation pourrait devenir une norme dans l’industrie des batteries, avec des impacts considérables sur la durée de vie et les performances des systèmes de stockage.
Impacts économiques et environnementaux
La prolongation de la durée de vie des batteries grâce à la prélithiation a des répercussions directes sur leur rentabilité. En augmentant le nombre de cycles de charge, il devient possible de répartir le coût d’investissement initial sur une plus grande quantité d’électricité stockée, réduisant ainsi le coût par kilowattheure. Ce bénéfice est particulièrement important dans le contexte des énergies renouvelables, où les systèmes de stockage doivent être économiquement optimisés pour rivaliser avec les énergies fossiles.
Sur le plan environnemental, l’allongement de la durée de vie des batteries réduit le besoin de remplacement fréquent, ce qui permet de diminuer l’empreinte carbone associée à leur production et à leur fin de vie. Cela s’inscrit dans une démarche de durabilité essentielle pour la transition énergétique.
Vers un avenir où les batteries ne s’usent plus ?
L’introduction de la prélithiation ouvre des perspectives fascinantes pour l’industrie des batteries. Si Rimac Energy et CATL continuent à pousser les limites de cette technologie, il est envisageable que dans un avenir proche, les batteries lithium-ion puissent fonctionner pendant des décennies sans perte significative de capacité. Cela transformerait radicalement le paysage énergétique, où le stockage d’électricité devient de plus en plus stratégique.
L’innovation ne cesse de progresser, et la course à la meilleure technologie est en marche. Quel sera l’impact de la prélithiation sur l’avenir des batteries ? Seul le temps nous le dira, mais les premiers résultats sont prometteurs.
