Test à haute température : la batterie solide Donut Lab face à 80 et 100 °C
Les batteries à électrolyte solide sont présentées comme l’étape suivante de l’électrification : plus sûres, plus compactes et potentiellement capables de supporter des conditions extrêmes. Donut Lab, start‑up finlandaise, a récemment publié des vidéos et des données issues d’une série de tests réalisés par le centre technique VTT (rapport VTT‑CR‑00124‑26). Le second volet de ces essais vise à évaluer le comportement thermique et la robustesse de la cellule « Donut Solid State Battery V1 » en conditions élevées : 80 °C et 100 °C. Voici une lecture détaillée des résultats et de leurs implications pour l’électromobilité.
Protocole d’essai et caractéristiques de la cellule
La cellule testée est une pouch cell de Donut Lab, désignée V1, d’une capacité nominale de 26 Ah, tension nominale 3,6 V et énergie utile d’environ 94 Wh. Les essais étaient structurés : charges effectuées à +20 °C puis décharges réalisées aux températures cibles (80 °C et 100 °C). La cellule a été placée dans une chambre climatique sur un radiateur, puis comprimée par une plaque d’acier de 2,4 kg afin d’assurer une contrainte mécanique définie — détail important car la pression influence la conductivité et le comportement mécanique des cellules pouch.
Résultats de capacité et comportement énergétique
Les mesures montrent une augmentation notable de la capacité utilisable et de l’énergie restituée lorsque la température augmente :
On observe donc que la cellule délivre davantage d’énergie à haute température, ce qui s’explique typiquement par une baisse de la résistance interne. Ce phénomène n’est pas inconnu des batteries lithium‑ion classiques, mais la plage de température dans laquelle la Donut V1 fonctionne avantageusement est nettement supérieure à ce qu’on admet habituellement pour les cellules à électrolyte liquide.
Comportement thermique et sécurité
Pendant les phases d’essai, la température de surface de la cellule a suivi celle de la chambre climatique sans déclenchement d’une autocatalyse thermique notable (thermal runaway). À 80 °C, aucune altération visible n’a été détectée sur l’enveloppe pouch, et la cellule a pu être rechargée ensuite sans anomalie apparente. À 100 °C, en revanche, le rapport signale une perte du vide dans la pochette pouch : la cellule a manifesté une expansion ou une génération de gaz suffisante pour rompre le vide d’emballage. Malgré ce phénomène mécanique, la cellule est restée électrochimiquement fonctionnelle et rechargeable.
Que signifie l’absence de « runaway » observé ?
La stabilité électrochimique à 80–100 °C est significative : dans les cellules lithium‑ion traditionnelles, ces températures provoquent souvent la décomposition de la SEI (solid electrolyte interphase), l’évaporation du liquide électrolytique et la génération de gaz conduisant à des courts‑circuits internes puis à l’emballement thermique. La tenue en température de la Donut V1 suggère soit une chimie et une interface solide plus résistantes, soit une architecture cellulaire qui limite la dégradation rapide. C’est précisément l’argument avancé pour les solid‑state cells : l’absence d’électrolyte liquide réduit les vecteurs de dégénérescence thermique et de génération de gaz.
Limites pratiques et points d’attention
Même si la cellule fonctionne à 100 °C, plusieurs aspects restent critiques pour une application automobile :
Applications potentielles favorisées par la robustesse thermique
Si la résistance à la chaleur se confirme sur des séries et sur le long terme, les impacts peuvent être multiples : équipement d’unités de puissance pour applications industrielles, usage dans la motorisation électrique à haute densité de puissance (ou en sport auto), ou encore un meilleur comportement en cas d’accident ou de stress thermique élevé. Pour la mobilité quotidienne, cela offrirait des marges de sécurité supplémentaires et possiblement une simplification du système de refroidissement (ou une tolérance accrue aux conditions chaudes), mais cela reste à démontrer dans des packs complets.
Que retenir pour l’industrie automobile ?
Les essais VTT démontrent que la Donut Lab V1 affiche une remarquable robustesse électrochimique en conditions de température élevée et qu’elle peut délivrer même plus d’énergie utile à 80–100 °C. C’est un signal encourageant pour la technologie des batteries solides. Toutefois, l’état actuel des tests est encore préliminaire : il faut des séries d’essais normalisés, indépendants et couvrant des scénarios de défaillance variés avant d’envisager une adoption industrielle à grande échelle. Les challenges d’emballage, de gestion thermique en pack, de production et de coût restent majeurs.
Perspectives
Les résultats constituent une avancée intéressante dans la course aux cellules solides, mais la route vers la mise en série reste encore longue et jalonnée d’obstacles techniques et industriels. Les constructeurs et les fournisseurs de cellules surveillent ces développements, conscients que la maîtrise thermomécanique et la fiabilité à grande échelle feront la différence entre une innovation de laboratoire et une révolution sur nos routes.