Les batteries à état solide 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 état solide (SSB), qui remplacent les électrolytes liquides par des électrolytes solides, éliminant ainsi le risque d’incendie et permettant des conceptions plus compactes, ainsi que supportant davantage de cycles de charge avant la dégradation. 

Une récente étude¹ de l’Université de Californie a examiné la technologie et a constaté qu’elle était capable de transformer non seulement les voitures électriques mais aussi les appareils électroniques grand public et le stockage d’énergie. La clé de tout cela est la chimie et l’ingénierie.

« En éliminant le liquide et en utilisant à la place des matériaux solides stables, nous pouvons injecter en toute sécurité davantage d’électricité dans la batterie d’un coup, sans les risques 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 dégrade avec le temps, présente un risque d’incendie et limite la vitesse de charge, le matériau solide utilisé dans les batteries à état solide offre un environnement plus stable et plus sûr, permettant une charge plus efficace avec moins de préoccupations de sécurité.

Avec ses qualités supérieures par rapport aux batteries lithium-ion actuelles, les SSB gagnent beaucoup d’intérêt parmi les entreprises, mais jusqu’à présent, la technologie reste au stade de développement. Pas longtemps maintenant, cependant.

Validation en conditions réelles : Batteries à état solide dans les VE (démo QS/VW)

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

PowerCo est la branche batterie du groupe Volkswagen, l’un des principaux constructeurs automobiles mondiaux et le plus grand constructeur automobile d’Europe. VW possède des marques telles qu’Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT et Škoda. La société fabrique également des véhicules utilitaires légers et des véhicules utilitaires lourds comme MAN et Scania, tandis que CARIAD est l’unité logicielle et technologique pour tous les véhicules du groupe Volkswagen. 

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

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

En retirant la bâche noire du véhicule, ils ont dévoilé une moto de course Ducati V21L entièrement électrique, qui est entièrement alimentée par des cellules à état solide QSE-5.

Les cellules à état solide de la moto ont été assemblées à l’aide de la plateforme de fabrication propriétaire de QuantumScape (processus de production Cobra), qui permet un traitement thermique plus rapide, nécessite moins d’espace au sol et élimine certaines étapes matérielles. Le système de batterie inédit, quant à lui, a été conçu par des spécialistes d’Audi, spécifiquement pour les cellules SSB de QS.

La démonstration représente 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 véhicule réel devant le monde.

« Aujourd’hui, nous avons franchi le seuil du possible au réel. »

– PDG et président de QuantumScape, Dr. Siva Sivaram

Il a noté que le partenariat de l’entreprise avec PowerCo place QuantumScape pour mettre à l’échelle sa technologie transformatrice jusqu’à la production en gigawattheure (GWh), et ensemble ils « contribueront à inaugurer une nouvelle ère de transport électrifié ».

Selon l’annonce officielle, la première démonstration en direct au monde des batteries lithium-métal à état solide de QS alimentant un VE représente une avancée significative dans la technologie des batteries et un grand pas vers la commercialisation des VE à état solide.

Avec cette technologie, l’objectif est de faire progresser la révolution des VE, que le PDG de PowerCo, Frank Blome, décrit comme « la plus grande transformation que l’industrie automobile ait jamais connue ». 

Les SSB redéfiniront ce qui est possible pour les véhicules hautes performances et premium, la démonstration n’étant que le début, a-t-il ajouté.

Feuille de route de QuantumScape de la prototype à la production

Alors que les batteries lithium-ion traditionnelles atteignent les limites de leur densité énergétique et de leur sécurité possibles, alors que les appareils électroniques portables, les véhicules électriques et les réseaux d’énergie renouvelable deviennent plus répandus et exigeants, QuantumScape s’est tourné vers les batteries à état solide pour offrir une plus grande densité énergétique, une charge plus rapide et une sécurité renforcée afin de soutenir la transition vers un avenir à faible émission de carbone.

Elle mène actuellement la course mondiale au développement des batteries à état solide, prête à introduire ses cellules à état solide pleinement développées sur le marché des VE à grande échelle dans un avenir proche.

La récente démonstration de sa technologie devant le monde a fait grimper le cours de l’action de la société cotée à 5 milliards de dollars. Au moment de la rédaction, QS se négocie à 8,85 $, en hausse de 70,52 % depuis le début de l’année, bien qu’elle soit encore loin de son plus haut historique (ATH) de 132,73 $ atteint fin 2020.

En ce qui concerne les perspectives financières, elle a déclaré des dépenses d’investissement de 8,3 millions de dollars au deuxième trimestre 2025. Les dépenses ont principalement soutenu l’achat d’installations et d’équipements alors que QuantumScape se préparait à une production de plus gros volumes d’échantillons QSE-5 B1 pendant cette période.

Ses dépenses d’exploitation GAAP s’élevaient à 123,6 millions de dollars, la perte nette GAAP à 114,7 millions de dollars, et la perte EBITDA ajustée à 63 millions de dollars.

L’entreprise a terminé le trimestre avec 797,5 millions de dollars de liquidités et a prolongé ses prévisions de trésorerie jusqu’en 2029.

QuantumScape en fait s’attend à expédier ses cellules d’échantillon pour les tests bientôt, avec la production commerciale prévue de commencer dans les prochaines années, en fonction de l’augmentation de la production et des approbations réglementaires.

La cellule B-échantillon appelée QSE-5 est le premier produit commercial prévu de QuantumScape, qui est conçue pour répondre aux besoins du secteur des VE en matière de batteries qui doivent exceller dans cinq métriques de performance essentielles : rentabilité, densité énergétique, vitesse de charge, sécurité et durée de vie.

L’innovation réside ici dans la conception de cellule sans anode, qui simplifie la fabrication et réduit les coûts matériels tout en offrant une haute densité énergétique. Associée à des séparateurs avancés, la conception confère à QuantumScape des avantages en matière de sécurité et d’efficacité. 

Elle a remplacé le séparateur organique par un séparateur à état solide non inflammable et non combustible qui offre davantage de sécurité. Par ailleurs, l’élimination du matériau d’hôte d’anode graphite/silicium augmente les densités d’énergie volumétriques et gravimétriques.

QuantumScape affirme que sa technologie QS possède une densité énergétique de 844 Wh/L et une décharge continue de 10C. De plus, la batterie à état solide lithium-métal met un peu plus de 12 minutes (12,2 min) pour se charger de 10 % à 80 %.

Si la technologie est mise à l’échelle avec succès, elle pourrait devenir une norme pour les VE de prochaine génération ainsi que d’autres solutions de stockage d’énergie.La première mondiale de la technologie ce mois-ci représente un grand jalon vers cet objectif, qui vient après une série de réalisations.

Mise à l’échelle du QSE-5 : des lignes pilotes à la production en GWh

Afin d’apporter le QSE-5 aux VE du monde réel le plus rapidement possible, QuantumScape et PowerCo travaillent ensemble depuis trois ans maintenant. Le partenariat combine le talent de QuantumScape avec l’expertise manufacturière de PowerCo.

Il y a quelques mois seulement, les deux ont élargi leur partenariat stratégique pour accélérer le développement de la batterie QSE-5, qui est actuellement fabriquée sur la ligne pilote de QuantumScape à San Jose, marquant une avancée majeure dans l’industrialisation de la technologie SSB.

Cela était le résultat d’un accord conclu l’année dernière, selon lequel QuantumScape a accordé à PowerCo une licence non exclusive pour produire en masse la technologie à état solide.

Il permet à PowerCo de produire jusqu’à 5 GWh de cellules basées sur QSE-5 par an en plus des 40 GWh précédemment convenus, avec la possibilité d’étendre jusqu’à 80 GWh, y compris pour des clients hors du groupe VW. La capacité élargie est présentée comme suffisante pour équiper environ un million de VE avec la technologie à état solide par an. L’accord lui donne également le droit de concéder sous licence certaines technologies futures de QS.

En conséquence, PowerCo contribuera avec 131 millions de dollars supplémentaires au cours des deux prochaines années en échange de la priorité donnée par QuantumScape aux cellules QSE-5. Le capital aidera QS à mettre à l’échelle sa fabrication et à réaliser des livraisons de cellules prototypes à plus grand volume à l’entreprise de batteries.

QS a d’abord mis à disposition du groupe Volkswagen ses cellules à état solide à 24 couches pour les tests, en décembre 2022. L’année suivante, elle a déclaré avoir dépassé les objectifs de performance lors des essais. Au début de l’année dernière, PowerCo a également réalisé ses propres tests d’endurance sur les cellules QS et a rapporté des « résultats très encourageants ».

La branche batterie du groupe Volkswagen a confirmé que les cellules de batterie à état solide de QS ont atteint plus de 1 000 cycles de charge avec plus de 95 % de rétention de capacité.

Les tests ont été réalisés dans les laboratoires de batteries Salzgitter de PowerCo en Allemagne. Les tests ont montré qu’une voiture électrique avec une autonomie WLTP de 500‑600 km (311‑373 miles) équipée de cellules QS peut parcourir environ 500 000 kilomètres (plus de 310 000 miles) sans perte d’autonomie.

Avec ces résultats impressionnants, Volkswagen vise à devenir « un moteur technologique mondial dans l’industrie automobile », mais il reste encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir commercialiser une solution viable.

Cela pourrait prendre le reste de la décennie malgré la démonstration prometteuse récente. C’est parce que la première moto électrique présentée à l’IAA Mobility a été largement modifiée avec le système de batterie conçu spécifiquement pour répondre aux besoins des batteries à état solide, permettant à la Ducati de être équipée de jusqu’à 980 cellules QSE-5.

Néanmoins, Volkswagen s’engage à mener à bien ce projet et prendra « la prochaine étape vers la production en série », a déclaré Thomas Schmall, membre du comité exécutif du groupe chargé de la technologie. Le concept de cellule unifiée de Volkswagen, déjà adapté aux cellules QS, se concentrera désormais sur le raffinement et la mise à l’échelle des processus de fabrication.

Schmall a souligné qu’avec leur nouvelle cellule unifiée interne, ils « ont créé la combinaison parfaite » car elle est « prête pour l’état solide » et permet un transfert technologique rapide vers les véhicules de l’entreprise, dès que la batterie à état solide sera prête.

Prête à faire ses débuts dans les prochains petites voitures électriques de VW, Cupra et Skoda, la cellule unifiée possède une densité énergétique d’environ 660 Wh/l et un design entièrement nouveau où les cellules sont installées directement dans le pack.

Lors de l’événement, Volkswagen a déclaré que la cellule unifiée sera utilisée dans jusqu’à 80 % de ses propres VE à l’avenir. Bien que le type de cellule reste le même, la chimie de la cellule peut varier, permettant qu’elle soit « équipée de diverses chimies de cellules, du LFP et du sodium-ion au NMC et à l’état solide ».

PowerCo et QuantumScape travaillent actuellement à intégrer la technologie à état solide dans la cellule unitaire et ainsi dans la voiture. En même temps, une moto prête pour la course sera développée pour des tests sur le circuit. 

La course mondiale vers les percées des SSB

Volkswagen progresse clairement dans la technologie des batteries à état solide, mais il n’est pas seul dans cette démarche. Cette semaine, Mercedes‑Benz a également annoncé des records les siens.

Une Mercedes EQS « légèrement modifiée » équipée d’une batterie à état solide a parcouru une distance de 1 205 km (748,7 miles) avec une seule charge. Après avoir voyagé de Stuttgart, Allemagne, à Malmö, Suède, il restait encore 137 km (85,12 miles) d’autonomie. 

Ce nouveau record a battu le précédent établi par la Vision EQXX de trois kilomètres. Les essais routiers font partie du programme complet de validation de l’entreprise pour la technologie des batteries à état solide dans des conditions réelles sur routes publiques.

« La batterie à état solide est une véritable révolution pour la mobilité électrique. Avec le succès du trajet longue distance de l’EQS, nous montrons que cette technologie fonctionne non seulement en laboratoire mais aussi sur la route. Notre objectif est d’introduire des innovations comme celle-ci en production série d’ici la fin de la décennie et d’offrir à nos clients un nouveau niveau d’autonomie et de confort. »

– Markus Schäfer, membre du conseil de direction du groupe Mercedes‑Benz AG, directeur technologique, développement et approvisionnement

Pour sa batterie, Factorial Energy (FAC ) a fourni à l’entreprise des cellules lithium-métal qui sont basées sur la technologie Factorial Electrolyte System.
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Le croate, Rimac, appartenant à Porsche, est encore un exemple qui montre que les SSB peuvent augmenter la puissance, réduire le poids, et résoudre les problèmes d’autonomie que rencontrent les batteries actuelles. La nouvelle batterie est développée en collaboration avec Mitsubishi Chemical Group et ProLogium.

Présentée à l’IAA Mobility 2025 de Munich, Rimac affirme que sa SSB à cellule poche possède une densité de puissance de 1 000 watts par livre, pèse 847 livres et conserve plus de 95 % de son énergie à -20 °C (-7 °F).

Parmi les autres qui travaillent à faire progresser la technologie, Toyota (TM ), qui a d’abord présenté le tout premier prototype de VE fonctionnant avec une SSB en 2020, pour annoncer quelques années plus tard qu’une hybride Toyota est plus susceptible d’obtenir une SSB qu’un VE.

La marque automobile la plus vendue au monde prévoit en fait de commencer la production de masse de sa première batterie à état solide d’ici 2027-2028. Toyota affirme que sa batterie à état solide offrira une augmentation de 20 % de l’autonomie de croisière et pourra se charger de 10 % à 80 % en moins de 10 minutes.

Ensuite, il y a Honda (HMC ), dont la ligne de production pilote de batteries à état solide est déjà opérationnelle. Situé à Sakura, au Japon, le constructeur a investi environ 43 milliards de yens, soit environ 290 millions de dollars, dans l’installation pour soutenir le développement de batteries EV de prochaine génération. 

Ses cellules à état solide, selon Honda, pourraient potentiellement être 25 % moins chères, 35 % plus légères et 50 % plus petites que les batteries lithium-ion actuelles. Le constructeur automobile japonais vise à démarrer la production de masse des batteries tout à état solide (ASSB) dans la seconde moitié de cette décennie.

Le capital boursier de 46,8 milliards de dollars de Ford (F ) est un autre constructeur automobile qui développe activement des batteries à état solide. Pour ses efforts SSB, Ford s’est associé à la startup Solid Power.

L’entreprise a d’abord investi dans Solid Power en 2019 avant de réaliser un investissement supplémentaire en capital en 2021 pour aider à accélérer le développement de la technologie. Dans ce tour d’investissement, le groupe BMW a également participé et est devenu un propriétaire en actions égal avec Ford.

« Les batteries à état solide montrent de grandes promesses », a noté le constructeur à l’époque, ajoutant « elles peuvent également être fabriquées sur les lignes de batteries lithium-ion actuelles, permettant à Ford de réutiliser environ 70 % de son investissement en capital dans les lignes de fabrication lithium-ion. »

Le partenaire EV de Ford, SK On, recherche également la technologie avec plusieurs universités et institutions coréennes. Il développe deux types d’ASSB, l’un avec un composite polymère-oxyde et l’autre à base de sulfure, dont les prototypes commerciaux ne sont pas attendus avant 2027 et 2029, respectivement.

L’entreprise technologique chinoise Huawei, quant à elle, a annoncé une percée, qui est basée sur une SSB sulfure dopée à l’azote. Elle peut atteindre des densités d’énergie entre 400 et 500 Wh/kg, soit deux à trois fois plus que les batteries EV lithium-ion conventionnelles.

La batterie EV à état solide de Huawei promet une autonomie de conduite allant jusqu’à 3 000 kilomètres (1 864 miles) avec une seule charge. De plus, elle a la capacité de être complètement rechargée en cinq minutes.

Réflexions finales

Les batteries à état solide (SSB) promettent de révolutionner la façon dont nous alimentons les véhicules électriques (VE), les appareils électroniques grand public et les systèmes d’énergie renouvelable. Avec leur densité énergétique supérieure, leurs vitesses de charge plus rapides, leur profil de sécurité supérieur et leur durée de vie plus longue, elles constituent le successeur idéal à la technologie lithium-ion. 

Mais malgré des milliards de dollars d’investissements de la part des géants de l’industrie, des obstacles importants subsistent. De la réduction des coûts à la mise à l’échelle de la production en passant par la garantie d’une fiabilité à long terme sur la route, les défis persistent. C’est pourquoi les cellules à état solide sont encore largement en phase de développement, nécessitant des tests et validations approfondis avant de pouvoir être déployées à grande échelle dans le monde réel.

Cependant, les dernières avancées dessinent un tableau prometteur. Les démonstrations en direct de QuantumScape, les tests d’endurance de PowerCo et les trajets longue distance record de Mercedes‑Benz indiquent que l’industrie se rapproche enfin de surmonter ces obstacles.

Ainsi, à mesure que les partenariats se développent, que les lignes de production pilote s’étendent et que les conceptions innovantes continuent d’émerger, les batteries à état solide semblent prêtes à devenir courantes cette décennie, ouvrant une nouvelle ère de mobilité électrique et de solutions énergétiques durables.

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Références :

1. Shang, R., Nelson, T., Nguyen, T. V., Nelson, C., Antony, H., Abaoag, B., Ozkan, M., & Ozkan, C. S. (2025). Une revue complète des batteries lithium à état solide : caractéristiques de charge rapide et diagnostics in‑operando. Journal of Power Sources, (Version of Record), publié le 12 juin 2025. Reçu le 26 février 2025 ; révisé le 21 avril 2025 ; accepté le 9 juin 2025. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.235056