Avantages (et inconvénients) des batteries solides

Dernière modification : 09/09/2026 -  0

A n'en pas douter, et même en gardant un esprit très critique, les batteries solides représentent une évolution particulièrement intéressante pour les voitures électriques. Elles promettent davantage d'énergie pour un poids et un volume donnés, une meilleure sécurité et potentiellement des recharges plus rapides. Encore faut-il ne pas leur attribuer toutes les qualités du monde, car pendant des années on a mélangé performances théoriques, minuscules cellules de laboratoire et chiffres exprimés en Wh/l que certains ont joyeusement transformés en Wh/kg... Le résultat donnait parfois l'impression que la batterie miracle était déjà là alors que personne ne savait encore en fabriquer une grosse à cadence industrielle.

La situation a toutefois nettement évolué. De petites batteries tout-solide sont déjà fabriquées en série depuis 2023 chez Maxell, tandis que ProLogium produit désormais en 2026 une cellule de 185,4 Ah dont le format et la densité commencent à devenir très intéressants pour la voiture électrique. Voyons donc ce que le solide apporte réellement et surtout ce qu'il ne règle pas.

Solide ? semi-solide ?

Les batteries semi-solides, déjà commercialisées dans certaines applications et même quelques voitures, utilisent un électrolyte qui associe des composants solides et liquides. Elles constituent donc une sorte d'étape intermédiaire entre la batterie lithium-ion traditionnelle et le tout-solide. Le problème est que le vocabulaire a longtemps été utilisé avec une certaine liberté, pour ne pas dire davantage... Semi-solide, quasi-solide ou carrément solide, chacun pouvait choisir l'expression qui mettait le mieux sa technologie en valeur.

Depuis juillet 2026, la norme chinoise GB/T 43568-2026 commence à remettre un peu d'ordre dans tout cela. Elle classe notamment comme hybrides solide-liquide les batteries contenant entre 5 et 20 % d'électrolyte liquide. Sous les 5 %, et à condition de satisfaire à certains tests, une cellule peut entrer dans la catégorie tout-solide. Vous aurez remarqué la petite subtilité... Une batterie officiellement tout-solide peut donc encore tolérer une petite fraction liquide selon cette norme. Comme souvent, mieux vaut regarder ce qu'il y a réellement à l'intérieur plutôt que le joli nom imprimé sur le communiqué.

Concernant les densités énergétiques, il faut également remettre quelques chiffres à leur place. Les batteries semi-solides commercialisées ne circulent pas tranquillement à 500 Wh/kg et les batteries tout-solide automobiles ne sont pas aujourd'hui à 750 ou 900 Wh/kg. Ces valeurs correspondent souvent à des objectifs futurs, des cellules de laboratoire ou à une confusion entre densité gravimétrique et volumique. En septembre 2026, ProLogium fournit justement un excellent exemple avec sa grosse cellule Gen 3.5 mesurée à 381 Wh/kg et 903 Wh/l. Les deux chiffres sont excellents, mais ils ne parlent évidemment pas de la même chose.

Fonctionnement et composition des batteries solides

Contrairement aux batteries lithium traditionnelles utilisant un électrolyte liquide, les batteries solides font circuler les ions à travers un électrolyte solide. Le principe général ne change donc pas totalement, puisque les ions lithium continuent de circuler entre l'anode et la cathode pendant les charges et décharges. Ce qui change est le milieu dans lequel ils doivent se déplacer, et cela modifie beaucoup de contraintes physiques de la cellule.

Voici une batterie "classique"

Il faut toutefois éviter une confusion assez courante. Une batterie tout-solide n'utilise pas obligatoirement une anode en lithium métallique. Le choix de l'électrolyte et celui des matériaux d'électrode sont deux choses distinctes, même si le passage au solide permet justement d'envisager plus facilement des anodes beaucoup plus ambitieuses.

Batteries avec électrolyte solide - Elles remplacent tout ou partie de l'électrolyte liquide par un sulfure, un oxyde, une céramique, un polymère ou un composite. Selon la technologie, une petite quantité de liquide ou de composés organiques peut encore subsister.

Batteries tout-solide - Elles cherchent à fonctionner avec un électrolyte essentiellement solide. Elles peuvent être associées à différents types d'anodes, notamment du silicium ou du lithium métallique, ce qui permet potentiellement d'augmenter fortement la quantité d'énergie stockée. C'est d'ailleurs en grande partie cette liberté au niveau des électrodes qui rend le solide aussi prometteur, davantage que le simple plaisir de pouvoir dire qu'il n'y a plus de liquide.

Avantages des batteries solides

• Meilleure résistance aux hautes températures - Certains électrolytes solides sont capables de fonctionner dans des conditions qui détruiraient rapidement une batterie lithium-ion conventionnelle. Maxell produit par exemple depuis 2023 une petite cellule tout-solide au sulfure capable de fonctionner jusqu'à 125 degrés et a depuis développé une variante fonctionnant jusqu'à 150 degrés. Cela ne signifie évidemment pas qu'une future batterie automobile de 100 kWh pourra tranquillement cuire à 150 degrés... Mais cela montre que le potentiel du solide dans les environnements très chauds est bien réel. Concernant le froid, il faut être plus prudent car certaines familles d'électrolytes voient leur conductivité ionique diminuer fortement lorsque la température baisse. Le comportement des batteries selon la température reste donc très lié à leur chimie.
• Sécurité accrue - La suppression ou la forte réduction des solvants liquides inflammables retire un des ingrédients qui favorisent les incendies des batteries conventionnelles. Une cellule solide n'est pas pour autant devenue une brique totalement inerte, car les électrodes contiennent toujours beaucoup d'énergie et des réactions dangereuses restent possibles. Il faut donc parler de risque réduit et non d'une batterie devenue impossible à faire brûler.
• Pas ou très peu de risque de fuite - Ca rejoint le point précédent. Lorsqu'il n'y a plus, ou presque plus, d'électrolyte liquide, on élimine logiquement une grande partie du risque de fuite après une perforation ou une dégradation de la cellule.
• densité énergétique améliorée - C'est probablement le principal intérêt pour une voiture. La cellule ProLogium Gen 3.5 annoncée en production industrielle atteint 381 Wh/kg, alors que les cellules automobiles conventionnelles tournent grosso modo entre 160 et 300 Wh/kg selon les chimies et les conceptions. Cela permet soit de réduire le poids pour une même capacité, soit de mettre beaucoup plus d'énergie dans le même espace. En revanche, les fameux 750 à 900 Wh/kg que l'on voit parfois circuler ne correspondent pas à la réalité des grosses cellules automobiles produites aujourd'hui.
• Recharge potentiellement plus rapide - Certaines architectures solides permettent des courants importants tout en limitant certaines contraintes thermiques et chimiques. Mais attention encore une fois, le simple fait d'avoir un électrolyte solide ne garantit pas automatiquement une recharge en cinq minutes. La cathode, l'anode, l'épaisseur des électrodes et la gestion thermique restent tout aussi importantes.

La batterie solide fait donc partie des technologies susceptibles de remplacer progressivement une partie des batteries à électrolyte liquide. Les deux grandes différences concernent l'état physique et la composition de l'électrolyte, mais cela entraîne ensuite des conséquences sur la fabrication, la sécurité, les matériaux utilisables et la densité énergétique.

Les électrolytes liquides sont des solutions constituées d'un sel de lithium dissous dans des solvants organiques, notamment des carbonates. Ils ont un avantage qu'on oublie parfois quand on ne parle que de leurs défauts, car le liquide épouse naturellement les irrégularités des électrodes et assure donc un excellent contact entre les différents éléments. Leur conductivité ionique est également très bonne dans les bonnes plages de température, même si le froid les pénalise fortement (ce qui participe à ralentir les recharges en hiver). Le liquide n'a donc pas été conservé pendant des décennies uniquement parce que les ingénieurs manquaient d'imagination...

Inconvénients des batteries solides

• Une durée de vie encore difficile à maîtriser - Les interfaces entre les matériaux solides peuvent se dégrader au fil des cycles, notamment parce que les électrodes changent légèrement de volume en chargeant et en déchargeant. Les dendrites peuvent aussi rester un problème selon les architectures. Il serait en revanche faux d'affirmer que toutes les batteries solides plafonnent à 1 000 cycles, car les résultats varient fortement selon les technologies.
• Problèmes de conductivité et de contact - Un liquide vient naturellement remplir les petits espaces entre les matériaux. Deux solides, eux, peuvent finir par se décoller microscopiquement l'un de l'autre lorsque les électrodes gonflent ou se contractent. Il faut donc parfois maintenir une pression mécanique importante sur les cellules afin de conserver un bon passage des ions.
• Difficulté de production - La fabrication à grande échelle reste complexe, même si la situation a évolué. Maxell montre depuis 2023 qu'il est parfaitement possible de produire en série de petites cellules tout-solide et ProLogium montre depuis 2026 que l'on commence à changer d'échelle avec des cellules beaucoup plus grosses. Le problème devient donc moins de savoir si on peut industrialiser le solide que de savoir si on peut le faire à des dizaines ou centaines de GWh par an.
• Coût élevé - Les matériaux, les procédés encore jeunes et les faibles volumes rendent ces batteries plus coûteuses que les technologies lithium-ion traditionnelles. Hélas pour elles, les LFP et NMC continuent pendant ce temps à devenir meilleures et moins chères. La batterie solide poursuit donc une cible qui avance elle aussi...

De quoi se composent les électrolytes solides ?

Les électrolytes solides sont constitués d'un matériau capable de transporter les ions lithium à travers la cellule sans employer l'important volume de solvant liquide d'une batterie conventionnelle. Plusieurs grandes familles existent, notamment les sulfures, les oxydes, les polymères et les composites. Les sulfures peuvent offrir une excellente conductivité ionique et une certaine facilité de mise en contact avec les électrodes, tandis que les oxydes et certaines céramiques peuvent être très stables mais plus rigides. Maxell utilise justement un électrolyte au sulfure dans ses petites cellules tout-solide déjà produites en série.

Les polymères sont plus souples mais leur conductivité peut devenir moins bonne à basse température. Les céramiques sont intéressantes pour leur stabilité mais peuvent rendre la fabrication et le maintien des interfaces plus difficiles. Bref, il n'existe pas encore de formule parfaite, sinon vous vous doutez bien que Toyota, Samsung, ProLogium, QuantumScape et tous les autres auraient arrêté de tester chacun leur petite recette...

A cela s'ajoute un coût de revient encore élevé, en toute logique, car les lignes industrielles sont jeunes et les volumes restent modestes comparés aux centaines de GWh produits chaque année en lithium-ion classique. Certaines chimies imposent aussi une grande maîtrise de l'humidité, de la pression et des interfaces. Les économies d'échelle viendront probablement avec les volumes, mais encore faut-il arriver à ces fameux volumes.

Les électrolytes utilisés dans les batteries au lithium-ion sont généralement des sels de lithium dissous dans des solvants organiques, notamment des carbonates. Ces solvants sont choisis pour leurs propriétés de solubilité et de conductivité ionique, et restent extrêmement efficaces malgré leurs inconvénients en matière de sécurité et de stabilité.

Les formulations précises peuvent varier en fonction de la chimie de la batterie, de la tension de fonctionnement et d'autres paramètres. Elles comprennent aussi divers additifs permettant de stabiliser les interfaces et de ralentir certaines réactions parasites. Deux cellules utilisant le même couple NMC / graphite peuvent donc avoir des comportements assez différents selon la recette exacte choisie.

Certaines formulations d'électrolyte sont protégées par des brevets ou conservées comme secrets industriels, mais les grandes familles chimiques sont connues. Le savoir-faire se situe finalement autant dans la manière de doser et fabriquer les composants que dans la liste des produits utilisés.

Où en est-on en 2026 ?

C'est ici que les choses ont beaucoup changé par rapport à 2024. A l'époque on pouvait encore donner l'impression que la batterie tout-solide était uniquement une technologie de laboratoire. Ce n'est plus vrai, et en réalité cela ne l'était déjà plus totalement puisque Maxell produit en série une petite batterie tout-solide au sulfure depuis juin 2023.

Maxell produit déjà du tout-solide depuis 2023

Le cas Maxell est assez intéressant car il remet en cause une bonne partie du discours habituel sur la fameuse 'première batterie solide enfin industrialisée'. Sa cellule PSB401010H est produite en série depuis juin 2023. Elle utilise un électrolyte solide au sulfure et a déjà trouvé des applications commerciales et industrielles. Le problème, si on peut appeler cela un problème, est qu'elle est minuscule avec seulement quelques mAh de capacité. Il en faudrait donc un nombre assez comique pour faire avancer une voiture...

Mais ce petit format n'enlève rien à l'intérêt technique de la chose. Maxell exploite justement le tout-solide dans des environnements où les batteries conventionnelles sont beaucoup moins à l'aise, avec notamment des applications industrielles à haute température. Le fabricant a développé des cellules capables de fonctionner jusqu'à 150 degrés, et ses modules sont notamment expérimentés dans des robots industriels. Ce n'est donc pas une cellule bricolée à trois exemplaires pour un salon.

En août 2026, Maxell a également présenté un module tout-solide rechargeable au format 1/2AA, soit 14,5 mm de diamètre et environ 25 mm de haut. Il fournit 3,6 V, peut recevoir une recharge sans fil à travers le boîtier de l'appareil lorsque le matériau le permet et existe en versions capables de fonctionner jusqu'à 125 ou 150 degrés. Attention toutefois, ce module précis est encore en développement. Ce sont les petites cellules utilisées comme base technologique qui sont déjà produites commercialement. La nuance est importante, surtout à notre époque où le mot 'développé' devient parfois 'commercialisé' entre le communiqué de presse et le titre Youtube...

ProLogium change maintenant l'échelle

Si Maxell avait donc déjà franchi la barrière de la production en série, ProLogium apporte quelque chose de très différent en septembre 2026. Sa Gen 3.5 est une grosse cellule de 185,4 Ah, et nous sommes donc cette fois dans des ordres de grandeur qui commencent à avoir un sens pour la traction automobile. TÜV a mesuré 381 Wh/kg et 903 Wh/l, tandis que la cellule a également passé les tests permettant son classement tout-solide selon la nouvelle norme chinoise.

Voilà donc où se trouve la vraie avancée de ProLogium. Ce n'est pas le premier fabricant au monde à produire une batterie tout-solide en série, mais l'un des premiers à le faire avec une cellule de très grande capacité qui vise clairement les besoins de la mobilité. Et c'est une différence énorme, car fabriquer une cellule de 8 mAh et une cellule de 185 Ah n'entraîne évidemment pas les mêmes contraintes de fabrication, de pression, de chaleur et d'homogénéité.

Il faut malgré tout éviter une nouvelle fois de partir trop vite. Aucune voiture produite à des centaines de milliers d'exemplaires n'utilise encore cette Gen 3.5 comme batterie de traction. Le tout-solide existe donc déjà industriellement au petit format, il commence à passer au grand format, mais la batterie automobile tout-solide produite à plusieurs dizaines de GWh par an reste encore à venir.

Les constructeurs automobiles approchent eux aussi

BMW fait rouler depuis 2025 une i7 équipée de cellules tout-solide de grand format provenant de Solid Power afin d'étudier leur comportement dans un vrai pack automobile. Samsung SDI travaille lui aussi sur l'industrialisation et vise toujours une production en série de sa technologie SolidStack au second semestre 2027. Toyota poursuit ses propres travaux avec une première commercialisation toujours espérée autour de 2027-2028, tandis que Nissan vise lui aussi la fin de la décennie.

Nous sommes donc enfin sortis de la période où la batterie solide n'existait que dans des laboratoires ou dans des présentations PowerPoint avec une date repoussée tous les deux ans. Mais il faut désormais distinguer les niveaux de maturité, car mettre dans le même panier la petite cellule Maxell, la grosse cellule ProLogium et une batterie automobile de 100 kWh produite à plusieurs centaines de milliers d'exemplaires ne permet plus de comprendre grand-chose.

Conclusion

Il faut donc désormais distinguer trois étapes. La petite batterie tout-solide est déjà commercialisée, la grosse cellule à vocation automobile commence à être industrialisée et la batterie de voiture produite massivement reste à venir. Cette manière de présenter les choses me semble beaucoup plus honnête que les habituels titres annonçant tous les six mois que la batterie solide 'vient enfin d'arriver'. Elle était en réalité déjà arrivée, simplement sous une forme dont le grand public se moquait un peu.

Et finalement, le plus dur commence peut-être maintenant. Les batteries solides doivent encore prouver qu'elles peuvent être produites par millions à un tarif acceptable, tout en battant des technologies lithium-ion qui continuent de progresser pendant ce temps. Une petite batterie Maxell capable de vivre dans un environnement à 150 degrés est impressionnante et la cellule ProLogium à 381 Wh/kg l'est tout autant, mais une voiture à 30 000 euros se gagne aussi sur le prix du kWh. Bref, la question n'est plus vraiment de savoir si le solide fonctionne... Il faut maintenant savoir s'il sera assez bon marché pour conquérir la voiture de monsieur tout le monde.

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