Les batteries sans anode, la prochaine révolution pour les véhicules électriques ?
Des nanostructures cultivées sur une feuille de cuivre agissent comme de petites mains guidant les ions lithium pour s'aligner proprement, les dendrites autrefois incontrôlées étant désormais domptées sous la direction de ces « mains ».
« La capacité de la batterie a augmenté d'environ 25 %, ajoutant près de 150 kilomètres à l'autonomie. » En septembre 2025, le géant japonais de l'électronique Panasonic a annoncé son intention de développer la technologie des batteries sans anode dans environ deux ans. En tant que principal fournisseur de batteries pour Tesla, la démarche de Panasonic a attiré une attention significative dans l'industrie.
Parallèlement, à Shehong, dans le Sichuan, un projet impliquant un investissement de 5,5 milliards de yuans pour 5 000 tonnes de matériau d'anode composite en lithium métallique pour batteries à l'état solide a été officiellement signé. L'investisseur, Chongqing Lithium De Energy Technology, est l'une des deux seules entreprises au monde à maîtriser la technologie de production de poudre de lithium métallique.
Le milieu universitaire est tout aussi actif. De l'Université Polytechnique du Nord-Ouest à l'Université de Tongji, et de l'Université Mingzhi de Taïwan à l'Université de Fuzhou, des laboratoires du monde entier se précipitent pour surmonter les défis techniques des batteries sans anode.
01 Qu'est-ce qu'une batterie « sans anode » ?
Dans les batteries lithium traditionnelles, le matériau d'anode est essentiel lors de la fabrication. Cependant, les batteries sans anode ne contiennent aucun matériau d'anode au stade de la fabrication ; à la place, une anode en lithium métallique se forme à l'intérieur de la batterie lors de sa première charge.
Ce changement mineur apporte des avantages significatifs. En avril 2025, CATL a introduit la technologie d'« anode auto-générée », qui augmente la conductivité ionique par cent fois grâce à une couche interfaciale nanométrique.
La densité d'énergie théorique est une métrique clé. Une équipe dirigée par le professeur Ma Yue de l'Université Polytechnique du Nord-Ouest a développé une batterie pouch sans anode démontrant une énergie spécifique gravimétrique de 450 Wh/kg et une densité d'énergie volumétrique de 1 355 Wh/L.
Ces chiffres dépassent de loin ceux des batteries lithium-ion les plus avancées actuelles.
02 Défis techniques
De multiples défis se dressent sur la voie de la commercialisation des batteries sans anode.
La croissance des dendrites de lithium est le problème le plus épineux. Non seulement les dendrites de lithium peuvent entraîner une baisse de la capacité de la batterie, mais elles peuvent également percer le séparateur, provoquant des courts-circuits et des incendies．
Une équipe de recherche conjointe de l’Université de Tongji a publié des résultats dans la revue Science, révélant pour la première fois le phénomène de rupture par fatigue des anodes métalliques au lithium dans les batteries solides．
« La fatigue est un problème courant auquel sont confrontés les matériaux métalliques sous chargement cyclique． » Les chercheurs ont constaté que l’anode de lithium subit une rupture par fatigue due aux charges mécaniques cycliques causées par le décapage／dépôt réversible．
La courte durée de vie en cycle est un autre défi majeur． Actuellement, la durée de vie cyclique des batteries sans anode est généralement inférieure à 200 cycles, loin de répondre aux exigences des véhicules électriques．
Des chercheurs de l’Université de technologie Ming Chi de Taïwan ont souligné que les batteries entièrement sans lithium « sans anode » rencontrent des problèmes tels qu’un dépôt irrégulier des ions lithium et des interfaces d’électrolyte solide instables．
03 Solutions innovantes
Pour relever ces défis techniques, des équipes de recherche du monde entier ont proposé diverses solutions innovantes．
La modification du collecteur de courant est une approche efficace． Une équipe de recherche de l’Université de technologie Ming Chi de Taïwan a construit une interface artificielle d’électrolyte solide à double couche CuO／PDA sur une feuille de cuivre par oxydation thermique et procédés humides．
Cette conception a permis à la demi-cellule Li／／PDA@Cu-30 d’atteindre une efficacité coulombienne de 97,80 % à 1 mA cm⁻², et la cellule complète LFP a maintenu une rétention de capacité de 85,87 % après 800 cycles．
La technologie de pré-lithiation est une autre avancée． L’équipe du professeur Ma Yue de l’Université polytechnique du Nord-Ouest a conçu de manière innovante un séparateur de compensation ionique par pré-lithiation, Li2S@C|PE．
Cette méthode peut compléter l’inventaire de Li⁺ personnalisé sur demande pendant le premier processus de charge tout en construisant une interface de cathode riche en sulfure de lithium．
L’ingénierie des interfaces est également cruciale． Le groupe de recherche dirigé par le professeur Guan Cao, sous l’équipe de l’académicien Huang Wei à l’Université polytechnique du Nord-Ouest, a construit une matrice tridimensionnelle ordonnée d’oxyde de zinc creux avec une couche protectrice supérieure de LiPON．
Les études montrent que même dans des conditions d’utilisation de cavité à 100 %, ce système peut réaliser des processus de dépôt－décapage du lithium efficaces et réversibles à l’intérieur des cavités tridimensionnelles tout en maintenant l’intégrité structurelle．
04 Progrès de l'industrialisation
La technologie sans anode ou avec anode en lithium métallique est sur le point de passer du laboratoire à l'application industrielle.
Panasonic prévoit de développer la technologie de batterie sans anode dans les deux prochaines années environ. Cette technologie devrait augmenter la capacité des batteries des véhicules électriques d'environ 25 %.
En Chine, la société Chongqing Lithium Energy Technology Co., Ltd. a officiellement signé un projet pour un matériau composite d'anode en lithium métallique pour batteries solides d'une capacité de 5 000 tonnes, avec un investissement de 5,5 milliards de yuans.
L'entreprise prévoit d'atteindre une capacité de 400 tonnes d'ici 2026 ; d'atteindre une capacité de 800 tonnes et de déposer une demande d'introduction en bourse d'ici 2027 ; et de réaliser une capacité de 5 000 tonnes d'ici 2030.
La collaboration entre le monde académique et industriel se renforce également. Le laboratoire de l'Université Tsinghua et Chongqing Lithium Energy Technology mènent conjointement des recherches sur l'application industrielle des matériaux d'anode en lithium métallique et pour batteries solides.
05 Perspectives futures
Avec la poursuite des recherches, les perspectives pour la technologie de batterie sans anode sont prometteuses.
Un article de revue publié dans Advanced Materials par le professeur Zheng Yun de l'Université de Fuzhou et ses collègues a analysé systématiquement les défis auxquels sont confrontées les batteries solides au lithium métallique sans anode sous l'angle de la « perte effective de lithium ».
Ils ont proposé de manière innovante la formule « Perte effective de lithium = Perte irréversible de lithium + Cinétique lente du lithium », offrant de nouvelles perspectives pour les recherches ultérieures.
L'équipe de recherche de l'Université de Technologie Ming Chi à Taïwan a découvert que les atomes d'azote dans la polydopamine régulent le dépôt de lithium via un mécanisme de « capture-compensation », permettant un dépôt uniforme de lithium.
Ce matériau PDA inspiré de la biologie, combiné avec des oxydes métalliques, offre une nouvelle stratégie pour résoudre les principaux goulets d'étranglement des batteries au lithium métallique.
Les batteries sans anode présentent un avantage significatif en termes de densité énergétique. Cependant, la durée de vie en cycle et les questions de sécurité restent des goulots d'étranglement.
Le professeur Ma Yue de l'Université polytechnique du Nord-Ouest a souligné qu'une batterie sans anode de niveau ampère-heure utilisant une stratégie de séparateur pré-lithié a atteint une énergie spécifique gravimétrique de 450 Wh/kg.
Cependant, le saut des piles bouton de laboratoire aux batteries de grande capacité de niveau automobile nécessite la résolution d'une série de problèmes, notamment la dégradation de l'interface, l'effondrement structurel de l'anode et le dépôt irréversible de lithium.
Le calendrier pour que cette technologie quitte le laboratoire et atteigne la production de masse commerciale pourrait être vers 2026-2027. À ce moment-là, l'autonomie des véhicules électriques atteindra un nouveau niveau.
