Les nouvelles technologies de batteries offrent une densité énergétique plus élevée et une charge nettement plus rapide, mais au prix d'une durée de vie des cellules plus courte.
Les batteries silicium-carbone représentent une avancée majeure dans le développement du stockage d'énergie et s'imposent déjà rapidement dans l'industrie des smartphones. Elles sont également essentielles pour l'avenir des véhicules électriques. Le principe de cette technologie repose sur l'ajout d'un faible pourcentage de silicium à une anode en graphite traditionnelle, ce qui augmente considérablement la capacité de stockage. En effet, le silicium peut absorber jusqu'à dix fois plus d'énergie que le graphite (dont la capacité est d'environ 330 mAh par gramme). Tesla utilise d'ailleurs ce mélange en plus faibles proportions (de 3 à 5 %) dans ses batteries depuis longtemps, tandis que les fabricants d'appareils parviennent désormais à augmenter la proportion de silicium grâce à des procédés de fabrication et chimiques plus avancés.
Le principal avantage de l'intégration du silicium dans l'anode réside dans son exceptionnelle densité énergétique, permettant la conception de batteries plus compactes, plus légères et nettement plus performantes. Outre cette capacité accrue, la nouvelle formulation chimique assure une charge beaucoup plus rapide, les ions lithium se liant plus facilement et plus rapidement au silicium qu'entre les couches de graphite classique. Du fait de son faible coût, de son abondance et de l'absence de risques géopolitiques complexes, le silicium constitue une matière première stratégique pour la réduction des coûts dans les secteurs de l'électronique grand public et de l'automobile.
Malgré ses performances exceptionnelles, cette technologie présente un inconvénient majeur en termes de durabilité à long terme et de nombre limité de cycles de charge. Le principal problème réside dans la déformation physique du matériau lors de la charge : alors que le graphite se dilate d'environ 10 % lorsqu'il reçoit une charge électrique, le silicium se dilate de façon extrême, jusqu'à 400 %. Ces contraintes sur le matériau réduisent considérablement la durée de vie de ces cellules, ce qui se traduit déjà en pratique par la réduction du nombre de cycles de charge garantis, passant de 2 000 à seulement 1 200 avant que la batterie ne perde sa capacité optimale.
