Contenu

• Une nécessité coûteuse
• Où nous en sommes
• Avantages de l'état solide
• Quand cela va arriver?
• Dernier mot

Une nécessité coûteuse

Mais les électrolytes à l'état solide sont coûteux à fabriquer. Comme le Dr. Lorenzo Grande, analyste technologique chez IDTechEx, présentera un webinaire sur la technologie des batteries à semi-conducteurs le 25 octobre (plus de détails ici si vous souhaitez écouter), le coût par mètre carré augmente de manière exponentielle avec taille de la batterie que vous voulez fabriquer. "

Le coût au mètre carré augmente de manière exponentielle avec la taille de la batterie.

Le coût d’une batterie à couche mince pourrait s’élever à 20-30 USD pour une petite RFID, mais le coût serait prohibitif au niveau de la batterie d’un smartphone. À cette échelle, une alternative à l'état solide pourrait coûter des milliers de dollars pour une seule batterie.

Ceci est clairement un obstacle pour les applications électroniques grand public classiques. Mais comme le soulignait le Dr Grande, référençant l'actualité:

Les batteries lithium-ion telles que nous les connaissons contiennent des électrolytes inflammables. Ces électrolytes sont généralement fabriqués à partir de substances organiques ou de produits chimiques hautement inflammables.

Lorsque nous envisageons de remplacer ces électrolytes par une contrepartie solide, l’avantage immédiat est de passer d’un liquide inflammable à une substance solide qui est soit ininflammable, soit beaucoup moins inflammable et donc plus sûre pour l’utilisateur.

La raison pour laquelle tout le monde utilise des électrolytes liquides est que les électrolytes solides ne sont pas encore complètement développés ou sont encore trop coûteux pour être fabriqués à grande échelle.

Cela dit, il est clair que les produits électroniques grand public ont un avenir prometteur pour les batteries à semi-conducteurs, pour autant que nous puissions réduire les coûts de fabrication. Bien que cela reste encore un jeu pour tout le monde, le Dr Grande pense qu'une entreprise comme Samsung, qui a récemment subi des dommages immenses en matière de sécurité, pourrait être parmi les premiers à annoncer une batterie à l'état solide dans un smartphone, même si cela leur coûte cher. l'argent pour le faire.

Où nous en sommes

Comme me l'a dit le Dr Grande, la majorité des entreprises qui font l'actualité dans le monde de la technologie des batteries alternatives et à semi-conducteurs (comme Enevate, qui dispose d'une batterie lithium-ion en silicium chaque jour), ont tendance à être les petites entreprises en démarrage besoin de la publicité. Et pourtant, même Enevate est ouvert sur les coûts liés aux alternatives à ce que nous avons maintenant, admettant que les performances évoluent avec le prix, de sorte qu'une batterie haute performance a toujours un coût relativement élevé.

Mais il est beaucoup plus difficile de mesurer la recherche sur les électrolytes à l'état solide dans de grandes entreprises comme Samsung et LG, qui produisent à la fois des batteries et des produits électroniques grand public. Ce que les leaders actuels du marché des technologies de batteries mobiles ont réalisé à huis clos pourrait être très avancé, mais pour des raisons de concurrence, ils ne le publient pas.

Dans les prochaines années, les électrolytes à base liquide dans les batteries lithium-ion seront une chose du passé.

Néanmoins, un chercheur comme M. Grande croit fermement que, dans les prochaines années, les électrolytes à base liquide dans les batteries au lithium ionique seront une chose du passé: «Le marché des batteries à semi-conducteurs est sur le point de changer la donne sur le terrain. . La société qui parvient à capturer la chaîne de valeur derrière les batteries à semi-conducteurs générera un remaniement des principaux acteurs du marché. "

Naturellement, les fabricants de batteries asiatiques ont tout intérêt à maintenir leur position dominante, mais il ya eu récemment beaucoup d’intérêt et d’investissements aux États-Unis et en Europe. En fonction de qui définit la technologie dominante et qui réussit à le faire de manière compétitive, les leaders actuels du marché pourraient perdre une part importante de leur part de marché au profit des batteries à semi-conducteurs.

Les leaders actuels du marché risquent de perdre une part importante de leur part de marché au profit des batteries à semi-conducteurs.

La raison pour laquelle les choses sont si mal définies en ce moment est qu’il existe environ huit catégories différentes d’électrolytes à l’état solide qui pourraient être utilisées dans l’électronique mobile. Chaque formulation d'électrolyte présente des avantages différents, ce qui signifie que chaque type sera plus ou moins applicable à un marché en fonction de ses priorités.

Avantages de l'état solide

Une sécurité accrue, alliée à une durée de vie plus longue et à des capacités plus élevées constituent un argument de vente plutôt convaincant.

Quels sont donc les principaux avantages des batteries à semi-conducteurs? La sécurité est élevée parmi eux, les électrolytes à l'état solide étant non seulement moins inflammables, mais également plus stables et moins sujets à l'emballement thermique entraînant des explosions de batterie.

Mais les électrolytes à l'état solide sont également moins réactifs que les électrolytes liquides, de sorte qu'ils peuvent durer beaucoup plus longtemps. Les batteries à semi-conducteurs permettent également d'augmenter les densités d'énergie, «jusqu'à deux fois les valeurs actuelles si l'anode en graphite est également remplacée par une anode en lithium-métal». Une sécurité accrue, alliée à une durée de vie plus longue et à des capacités plus élevées constituent un argument de vente plutôt convaincant.

Cependant, personne ne le sait si les fabricants choisiront de déployer des batteries à semi-conducteurs. Les fabricants peuvent choisir de conserver la taille physique d’une batterie de la même taille qu’aujourd’hui, avec une durée de vie accrue. Ils peuvent également choisir de réduire la taille globale de la batterie tout en conservant la durée de vie de la batterie "toute la journée" à laquelle nous sommes habitués.

Cela peut sembler un choix évident: qui ne choisirait pas un téléphone commercialisé avec une autonomie de batterie de 2-3 jours? - mais rappelez-vous que la production de piles à semi-conducteurs est coûteuse.

Étaient plus susceptibles de voir les piles à l'état solide plus petites introduites en premier avec une vie de la batterie similaire à ce qui se passait maintenant.

Cela signifie que nous sommes plus susceptibles de voir que les piles à semi-conducteurs plus petites sont introduites en premier et que leur durée de vie est semblable à celle que nous obtenons des électrolytes à base liquide existants. Au moins jusqu'à ce que le coût de fabrication d'électrolytes à l'état solide puisse être réduit.

Quand cela va arriver?

Alors, quand pouvons-nous nous attendre à voir les piles à semi-conducteurs prendre le relais? Selon M. Grande, l’industrie automobile est le jeu ultime. Cela signifie que l'industrie automobile devra attendre le plus longtemps possible en raison de ses exigences de sécurité strictes. Mais cela signifie que d’autres domaines pourraient voir les piles à semi-conducteurs déployées beaucoup plus tôt.

Cette technologie ne sera pas suffisamment mature pour le marché de la téléphonie mobile pendant encore 4-5 ans.

«Le marché des drones est à bien des égards une première étape pour la prochaine génération de batteries à semi-conducteurs», déclare le Dr Grande, «et cela se produira dès 2017. Le deuxième marché serait celui des wearables puis des appareils électroniques grand public tels que les smartphones . Mais cette technologie ne sera pas suffisamment mature pour le marché de la téléphonie mobile avant 4-5 ans. "

Même avec ce calendrier assez familier, les électrolytes à l'état solide dans les batteries - ou une autre technologie de batterie nouvelle - se font attendre depuis longtemps: «L'ion lithium approche de ses limites techniques et l'électrolyte liquide en est l'une des raisons. Une fois que les électrolytes à l'état solide sont activés sur le marché des drones et du marché de l'électronique grand public, chaque entreprise comprendra les avantages supplémentaires de l'utilisation de cette technologie pour fabriquer de meilleures batteries.

Dernier mot

Comme toujours, le problème est le coût et l’adoption massive. Les coûts d’investissement initiaux restent élevés et nous attendons toujours la définition du modèle de production de masse traditionnel. Mais une fois qu'une entreprise comme Samsung décide de se lancer dans un produit de consommation, l'augmentation massive du volume de production contribuera à faire baisser les coûts de fabrication.

Ce que les principaux fabricants de batteries ont fait jusqu’à présent, c’est le contrôle des dégâts. Cependant, il n'y a pas de solution miracle à cet égard.

«Ce que les principaux fabricants de batterie ont fait jusqu’à présent, c’est de contrôler les dommages, c’est-à-dire d’ajouter un retardateur de flamme à un électrolyte à base liquide. Cependant, il n'y a pas de solution miracle à cet égard. Les fabricants de batteries ajoutent des additifs depuis des années, mais comme vous pouvez le constater dans les actualités, de mauvaises choses peuvent encore se produire. ”

L’état solide, c’est peut-être l’avenir, mais comme l’a prévenu le Dr Grande, «nous ne savons toujours pas laquelle de ces technologies parviendra au marché de masse». Il faut également admettre que «ce qui existe actuellement n’est pas sur un pied d'égalité avec la performance des électrolytes liquides ”. Mais à mesure que la technologie arrive à maturité, il ne fait aucun doute que l’état solide l’emportera.

Aimez-vous les sons des batteries à semi-conducteurs? Pensez-vous que cela pourrait aider l’image de Samsung?

Si vous souhaitez participer au webinaire du Dr Lorenzo Grande sur les batteries à semi-conducteurs pour IDTechEx, cliquez ici. Il y a plusieurs sessions le 25 octobre.