La France reprend du « poil de la bête » dans le secteur des batteries tout-solide avec une nouvelle étude qui donne une direction aux capitaines d’industrie français

Une pression mondiale qui s’accélère, une France qui revient dans la course.

En 2026, le marché mondial des batteries lithium-ion devrait atteindre 129,11 milliards d’euros.
À l’horizon 2035, les projections évoquent la possibilité d’un marché qui atteindrait les 478,68 milliards d’euros.

Le secteur, tiré notamment par l’essor des voitures électriques va connaître un boom sans précédent. La France a longtemps accusé un certain retard dans le domaine, en particulier dans la recherches, distancée par des pays comme la Chine ou les États-Unis.

Cette période de disette sembler toucher aujourd’hui à sa fin. Avec l’entrée en scène de programmes industriels structurants et une recherche publique désormais branchée directement sur l’usine, le pays comble une partie de son retard et s’attaque à des verrous technologiques que peu maîtrisent vraiment.

L’une de ces clé de l’avenir énergétique du monde semble être la maitrise des batteries tout solide et en la matière, depuis 2022, un projet commun réunit CEA, Saft, filiale de TotalEnergies, et Automotive Cells Company. Leur objectif : maîtriser des électrodes négatives en lithium métal ultra-minces, condition indispensable pour que les batteries tout solide sortent un jour des laboratoires.

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La recherche française donne une direction claire à son industrie pour les futures batteries tout-solide

Une batterie « classique » lithium-ion fonctionne avec un électrolyte liquide, ce qui permet aux ions lithium de circuler entre les électrodes. Ce liquide fait bien son travail, mais il est inflammable, sensible aux chocs et impose des systèmes de protection lourds, ce qui limite la vitesse de charge et la densité d’énergie.

Une batterie tout solide remplace ce liquide par un électrolyte solide, comparable à une membrane rigide qui laisse passer les ions sans pouvoir fuir ni brûler. Résultat : plus d’énergie dans un même volume, moins de risques thermiques, et la possibilité d’utiliser du lithium métal, ce qui ouvre la voie à des autonomies plus longues et des recharges bien plus rapides.

Pour exploiter pleinement son potentiel, il faudrait idéalement des couches inférieures à 20 micromètres, uniformes et denses, tout cela bien entendu reproduits des millions de fois pour une échelle industrielle. Malheureusement ça, les procédés de production classiques de laminage ou de calandrage n’y parviennent pas encore.

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Changer de méthode pour changer d’échelle

La rupture explorée par les équipes consiste à déposer le lithium métal par évaporation. Une approche plus proche de la micro-fabrication que de la métallurgie lourde. Le lithium est évaporé puis condensé sous forme de film continu sur un support, généralement un feuillard de cuivre.

Au CEA Tech Nouvelle-Aquitaine, les chercheurs obtiennent des couches très denses, à faible rugosité, avec une contamination de surface maîtrisée. Les observations réalisées grâce à la Plateforme de Nanocaractérisation montrent un lithium compact, aux grains bien définis, avec une surface presque aussi lisse que le substrat qui le porte. Une condition essentielle pour limiter les réactions parasites lors du fonctionnement de la batterie.

Voir le lithium comme un terrain qui s’érode

L’un des apports majeurs du projet tient à une série d’essais électrochimiques comparant des électrodes de lithium de 2 à 135 micromètres, testées dans un électrolyte liquide. L’objectif n’est pas la performance brute, mais la compréhension des modes de défaillance.

Les résultats mettent en évidence trois régimes distincts, pour la première fois décrits aussi clairement :

• En dessous de 20 micromètres, la quantité de lithium devient insuffisante. La batterie fonctionne, puis s’essouffle rapidement, faute de matière active.
• Au-delà de 50 micromètres, le problème s’inverse. La résistance à l’interface lithium-électrolyte augmente, le lithium est consommé de manière irréversible, la durée de vie ne progresse plus, quelle que soit l’épaisseur ajoutée.
• Entre 20 et 50 micromètres, un régime intermédiaire apparaît, une zone de transition où tout se joue.

On peut voir cette électrode comme un terrain soumis à l’érosion : trop mince, il disparaît trop vite, trop épais, il se couvre de couches mortes qui bloquent les échanges. Le « juste milieu » semble (encore une fois en science) le choix idéal.

Une avancée qui parle autant aux ingénieurs qu’aux industriels

Ce travail ne se limite pas à une démonstration scientifique. Il fournit des repères chiffrés, exploitables par l’industrie. Il montre qu’un lithium métal ultra-mince peut être déposé de façon maîtrisée. Il identifie clairement les limites physiques liées à l’épaisseur. Il éclaire les choix à venir pour le passage à l’échelle.

Pour Saft et ACC, la question n’est pas seulement celle de la performance, mais celle de la faisabilité des processus, des coûts, de l’impact environnemental et bien sûr de la sécurité.

Réduire l’épaisseur du lithium, c’est réduire la quantité de matière utilisée, limiter certains risques, augmenter la densité énergétique sans changer le volume de la cellule.

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Derrière, les capitaines d’industrie français s’activent

Derrière cette étude française qui redonne toutes ces lettres de noblesse à la recherche de l’Hexagone, il y a aussi des acteurs industriels qui ne se contentent plus d’annoncer des intentions, mais qui installent des usines, déposent des brevets et sécurisent des chaînes de valeur, à commencer par Argylium dont nous vous avons récemment parlé, installée à Rueil-Malmaison, qui vise le leadership européen sur les électrolytes solides sulfurés, ces matériaux sans lesquels la batterie tout solide reste un prototype de laboratoire.

Lister tous les acteurs français qui planchent sur les batteries du futur serait aussi fastidieux qu’inutile mais voici un petit florilège des plus grands représentants en la matière :

Des applications qui dépassent largement l’automobile

Les batteries tout solide à lithium métal intéressent bien au-delà du véhicule électrique. Dans l’aéronautique, chaque kilogramme compte. Dans certains systèmes de défense, la stabilité, la longévité et la sécurité priment sur tout. Une électrode fine, dense, bien contrôlée ouvre des perspectives concrètes pour ces usages où l’échec n’est pas une option.

La suite du programme est déjà tracée. Travailler sur les interfaces, développer des couches intermédiaires capables de protéger le lithium tout en facilitant les échanges ioniques, prolonger la durée de vie sans sacrifier l’énergie. Une bataille qui, là encore, se jouera à l’échelle de quelques micromètres, avec des conséquences à l’échelle industrielle.

Sources :

• Les films minces de lithium révèlent l’influence des processus de dégradation électrode/électrolyte sur la durée de vie en cyclage
  Maxime Legallais, Hélène Le Poche, Eric De Vito, Coralie Marcucci, Laura Singh, Thibaut Dussart, Thomas David, Nathalie Ladrat, Denis Mariolle, Gunay Yildirim, Frédéric Le Cras
  Publié le 19 août 2025 dans ACS Applied Energy Materials, 2025, 8(17), 12835–12849
  https://doi.org/10.1021/acsaem.5c02005
• CEA, Électrodes en lithium métal ultra-minces pour les batteries tout solide de demain
  Communiqué officiel CEA, 12/12/2025
• Research Nester, Taille et prévisions du marché des batteries lithium-ion, par type (NMC, LFP, LCO), composant, capacité et application – tendances de croissance, principaux acteurs et analyse régionale, 2026-2035, janvier 2026.
  Disponible en ligne : https://www.researchnester.com/fr/reports/lithium-ion-battery-market/1313