Mercedes-Benz teste une berline électrique Prototype EQS équipée d'une batterie semi-solaire co-développée avec sa filiale de formule 1, les groupes motopropulseurs Mercedes-AMG (HPP) et l'énergie factorielle spécialisée par la batterie basée aux États-Unis. Le constructeur automobile affirme que la batterie de lithium-métal prototype devrait fournir une gamme au moins 25% de plus par rapport à la batterie lithium-ion adaptée aux modèles EQS de production. En fait, les ingénieurs de Mercedes-Benz croient que le prototype EQS aura une gamme d'exécution réelle de plus de 620 miles, par rapport à la gamme de 390 miles EPA de l'EQS 450+ actuellement vendu aux États-Unis
Les batteries à semi-conducteurs sont considérées comme la prochaine étape clé pour améliorer la plage et la convivialité des véhicules électriques. En termes simples, ils utilisent un électrolyte solide plutôt que liquide, ce qui les rend plus légers et permet d'utiliser des anodes plus efficaces. Non seulement ils ont une densité d'énergie plus élevée que les batteries conventionnelles du lithium-ion eV, mais peuvent également être chargées plus rapidement, et parce qu'ils n'ont pas d'électrolyte liquide inflammable, ils sont moins sujets aux incendies.
Les inconvénients? Les batteries à l'état solide nécessitent plus de lithium que les packs de lithium-ion conventionnels et sont sujets à des structures biologiques en croissance appelées dendrites au lithium sur plusieurs cycles de charge et de décharge. Ces dendrites peuvent se développer à travers l'électrolyte solide, ce qui fait court-circuiter la batterie. Les batteries à semi-conducteurs n'atteignent pas non plus une conductivité élevée à température ambiante.
La batterie du prototype EQS a été construite à l'aide de cellules de fête propriétaires de Factorial Energy. Ces cellules ont un électrolyte quasi-solide, une matrice solide infusée d'un électrolyte liquide ou de gel, c'est pourquoi il est techniquement correct pour désigner la batterie prototype comme une unité à l'état semi-solide. Un électrolyte quasi solide combine les avantages de sécurité des électrolytes à semi-conducteurs avec les performances et la fabrication améliorées des électrolytes liquides, explique le vice-président du développement commercial de Factorial Energy, Raimund Koerver. De plus, les cellules quasi-solides peuvent utiliser des anodes de lithium métal, qui sont nécessaires pour obtenir des densités d'énergie plus élevées. «Les électrolytes quasi-solides offrent un terrain d'entente prometteur», explique Koerver.
La sauce secrète de la batterie Mercedes-Benz est un porte-cellules flottantes breveté. Lorsque la batterie charge, les cellules se développent et lorsqu'elles se déchargent, elles se contractent et pour les soutenir lors de ces changements de volume, la batterie est équipée d'actionneurs pneumatiques. «Les cellules à semi-conducteurs doivent être maintenues sous pression constante», explique Adam Allsopp, qui dirige la division des technologies avancées au Mercedes-AMG HPP. «Cela réduit la formation de dendrite dans les cellules.»
Mercedes travaille sur la technologie des batteries à semi-conducteurs avec l'énergie factorielle depuis 2021, et les premières cellules d'échantillon ont été expédiées au constructeur automobile en 2024 – nous avons eu un aperçu de la batterie prototype de la batterie lorsque nous avons visité la facilité de Mercedes-AMG HPP à Brixworth, en Angleterre, tard l'année dernière. Maintenant, la technologie est sur le point de prendre la route dans le cadre d'un vaste programme de test. «Nous aurons un aperçu crucial de l'intégration des séries possibles de cette technologie de batterie de pointe», explique Markus Schäfer, membre du conseil d'administration de Mercedes-Benz.
Et ce n'est que le début. Mercedes, qui en 2022 a pris une participation en actions dans Woburn, dans le Massachusetts, basé sur l'énergie factorielle, travaille également avec le développeur de cellules sur une nouvelle cellule tout solide appelée solstice. La cellule de solstice dense hautement en énergie, qui comprend un électrolyte à base de sulfure, promet une augmentation de 80% de la plage par rapport aux batteries lithium-ion d'aujourd'hui et une réduction significative du poids des piles.
Grâce à un nouveau processus de revêtement sec, le solstice élimine également le besoin de solvants dangereux et d'étapes à forte intensité d'énergie couramment utilisées dans la production traditionnelle de cathode. La technologie contourne également le processus de formation, le stade le plus consommateur d'énergie de la fabrication de batteries lithium-ion qui implique généralement plusieurs cycles de charge et de décharge pour activer les matériaux et établir des couches de protection aux interfaces électrochimiquement actives qui permettent le fonctionnement stable de la cellule.
Bien que d'autres constructeurs automobiles travaillent également sur la technologie des batteries à semi-conducteurs – notamment Toyota, qui a d'abord montré une prototype de cellule à semi-conducteurs en 2010 – Mercedes et l'énergie factorielle peuvent être les premières à obtenir une forme de technologie dans la production de masse. «Être le premier à intégrer avec succès des batteries à l'état solide au lithium-métal dans une plate-forme de véhicule de production marque une réalisation historique de la mobilité électrique», explique Siyu Huang, PDG et co-fondateur de Factorial Energy. «Cette percée démontre que la technologie de la batterie à semi-conducteurs a dépassé le laboratoire et dans l'application réelle.»
