Point de vue: la course est en cours pour éviter une crise d'alimentation de la batterie EV
La diminution de la disponibilité de ces matières premières indispensables, combinées à une préoccupation croissante concernant les risques géopolitiques et parfois de réputation attachés à les approvisionner dans des mines dans des pays confrontés à des défis socio-économiques et environnementaux, entraîne la recherche de chimies alternatives de batterie.
Alors que le lithium est largement disponible dans la croûte terrestre, la récente poussée mondiale de la production de véhicules électriques de batterie (BEV) a provoqué une demande de cette matière première, et les prix ont augmenté de façon exponentielle. En 2015, seulement 30% de la demande de lithium concernait les batteries, mais d'ici 2030, cela devrait être passé à 95%.
Un rapport publié récemment par l'Advanced Propulsion Center UK a conclu qu'un modeste déficit mondial de lithium est probablement en 2025, s'élargissant considérablement d'ici 2030. Si les mines actuelles ne sont pas en mesure de répondre à la demande mondiale, alors les fabricants de batteries ne pourront pas trouver le lithium Ils ont besoin, potentiellement interrompant la production de BEV et empêcher les cibles d'émissions de zéro nettes d'être atteints. Créer de nouvelles mines est une option, mais cela prendrait des années.
L'approvisionnement en lithium n'est pas le seul problème, le nickel et le cobalt sont également en manque. Les problèmes entourant les pratiques utilisés pour extraire ces minéraux particuliers sont également une considération importante pour les constructeurs automobiles. Tesla a récemment énoncé sa stratégie pour rechercher des minéraux directement à partir des mines dans le but de sécuriser les fournitures et de garder un œil attentif sur la qualité et les normes éthiques.
La route
Dans une course pour éviter une crise d'approvisionnement en route vers l'électrification, les constructeurs automobiles explorent le potentiel de chimies de batterie alternatives. Tesla utilise des batteries de phosphate de fer au lithium (LFP) pour son modèle 3 et d'autres plages standard. Alors que les batteries LFP ont une densité d'énergie plus faible, les caractéristiques de charge et de sécurité sont meilleures que leurs homologues à base de nickel et bénéficient d'une durée de vie plus longue.
Les autres chimies de batterie actuellement en cours de développement comprennent les batteries en graphène, qui pourraient remplacer le besoin de batteries lithium-ion à l'avenir. Pour les fabricants de batteries, le graphène présente plusieurs avantages par rapport aux chimies lithium-ion existantes, y compris des temps de recharge plus rapides, plus de résistance à l'usure, une sécurité améliorée et une durée de vie plus longue. Le principal inconvénient actuellement est le coût, bien que cela puisse réduire à l'avenir. Le constructeur automobile chinois, GAC, a été le premier à commercialiser avec une batterie de graphène dans son SUV tout électrique, l'Aion V, qui est entré en production l'année dernière.
Les batteries entièrement solides (ASSB) sont également au centre d'une grande activité d'innovation et l'activité de dépôt de brevets est intense. Cette zone de R&D a été décrite comme le «Saint Graal» pour les fabricants de batteries EV, au moins à court terme, en raison de son potentiel de doubler la densité d'énergie d'une batterie lithium-ion standard. La technologie consiste à remplacer l'électrolyte liquide par un électrolyte solide, qui, bien que plus lourd, pourrait augmenter les performances de la batterie et, surtout pour l'automobiliste, augmenter la plage motrice.
Les géants déposant des brevets au lithium-ion tels que Samsung, Panasonic, LG et Toyota sont actifs dans ce domaine et peuvent continuer à faire avancer l'innovation à l'état solide. Toyota en particulier semble adopter une technologie à l'état solide et était responsable du dépôt d'environ 15% de toutes les demandes de brevet relatives à la technologie du solide à l'Office européen des brevets (EPO) au cours de la période 2014 - 2018. On pense que la production dominante d'Assb À quelques années, et la plupart des constructeurs automobiles travaillent déjà avec des partenaires technologiques pour développer cette technologie.
Bien qu'il ne soit pas encore commercialisé, un autre coureur de la course à éviter une crise de la batterie EV est la technologie de sodium-ion. Bien qu'ils soient similaires dans la construction des batteries au lithium-ion, les batteries sodium-ion sont potentiellement plus respectueuses de l'environnement car elles utilisent principalement le chlorure de sodium, qui est abondante dans l'océan et est relativement facile d'accès. Contrairement aux batteries lithium-ion, elles ne dépendent pas du nickel, du cobalt et du manganèse, et utilisent plutôt des matériaux largement disponibles tels que le bleu prussien, un sel de ferrocyanure plus couramment utilisé comme pigment dans la peinture. La société technologique, Natron, a développé un certain nombre de technologies de batterie sodium-ion de pointe et devrait commencer la production de masse de son produit commercial en 2023.
Rapide
La course aux véhicules électriques est le changement le plus important et le plus rapide que l'industrie automobile ait jamais connue et le niveau d'activité d'innovation visant à trouver de nouvelles chimies de batterie est sans précédent.
Les données publiées par l'EPO confirment que les dépôts de brevet pour les inventions de chimie non lithium-ion augmentent régulièrement. On ne sait toujours pas quelle technologie deviendra dominante à l'avenir, mais le gagnant est susceptible d'être celui qui est capable d'éviter une crise d'approvisionnement tout en offrant une solution plus durable qui donne aux automobilistes les performances qu'ils attendent.
Ben Palmer est un partenaire et avocat en brevet de la société européenne de propriété intellectuelle, Withers & Rogers. Il possède une connaissance spécialisée des technologies de la batterie et de l'industrie VE.