Batteries pour véhicules électriques: à la recherche d'une révolution technologique

Les performances des batteries des véhicules électriques ont progressé ces dernières années, avec une autonomie accrue et un coût abaissé, mais au-delà de cette évolution qui va se poursuivre, le secteur cherche encore une innovation de rupture, témoignent des acteurs.

"On est sur les mêmes bases de chimie depuis 1990" avec les premières batteries lithium-ion, mais "on a amélioré un peu tous les composants et les procédés de fabrication", résume Sébastien Patoux, chef du service des technologies batteries au laboratoire Liten du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).

Les performances, notamment la densité d'énergie, ont été améliorées par un facteur trois au moins en 25 ans, et "on voit encore beaucoup de choses à faire", ajoute-t-il, alors que le Mondial de l'automobile, qui ouvre ses portes mardi à la presse, va faire la part belle à des véhicules ou des prototypes "zéro émission".

La progression s'est avérée plus spectaculaire pour le coût, en grande partie grâce à l'industrialisation à grande échelle de la fabrication, au coeur du pari de l'usine géante du constructeur américain Tesla au Nevada (ouest).

"Il y a cinq-six ans, on était à 1.000 euros du kilowattheure (kWh), aujourd'hui on est à peu près à 150 euros et cela va continuer à baisser, même si on se rapproche d'une asymptote, c'est à dire que les coûts à un moment donné ne vont plus trop baisser", indique le chercheur.

Ce dernier table sur un coût au kWh en-dessous de 100 euros, puis à 80 euros/kWh dans les cinq à sept prochaines années.

- moins de cobalt -

La raison majeure à la baisse des coûts réside dans le volume de batteries fabriquées, pour suivre la demande croissante de voitures électriques et hybrides.

Elle est aussi liée à la réduction des matériaux utilisés (cobalt, nickel, lithium, cuivre). Les efforts de recherche ont notamment porté sur la diminution de la quantité de cobalt, un métal dont l'approvisionnement est jugé critique, contrairement au lithium.

Un coût en baisse permet aux constructeurs d'augmenter l'autonomie, en partie liée à la taille des batteries embarquées.

"Avant, on avait des batteries qui n'offraient pas une autonomie suffisante. On va entrer dans une ère dans les cinq prochaines années où l'autonomie deviendra acceptable pour de plus en plus de consommateurs", observe Olivier Hanoulle, responsable au cabinet Roland Berger.

L'acheteur devra arbitrer: "est-ce que je prends une voiture électrique avec 400 ou 600 km d'autonomie?", ajoute Eric Kirstetter, partenaire chez Roland Berger.

- attentes et engouement -

De leur côté, les chercheurs continuent à explorer le potentiel de nouvelles technologies, avec en première ligne la batterie lithium dotée d'un électrolyte solide, et non plus liquide.

"On va vers le tout solide, c'est une quasi-certitude", avance Sébastien Patoux. "C'est la piste la plus probante, là où il y a le plus d'attentes et d'engouement de la part de tous les acteurs publics et privés" (start-up, constructeurs, fabricants de batteries, chimistes, centres de recherches académiques).

"On peut encore espérer des progrès significatifs dans les années à venir", assure le scientifique.

Parallèlement, la recherche sur les batteries se penche sur d'autres combinaisons de chimie: lithium-air, lithium-soufre, potassium-ion, magnésium-ion, sodium-ion. Certains fabricants s'intéressent aussi à la piste de la batterie à flux liquides.

Mais la révolution technologique ne semble pas pour tout de suite. "Dans les batteries, on est sur des choses qui s'améliorent tout doucement, c'est assez conservateur", juge le chercheur du CEA. Mais pour une amélioration incrémentale, "derrière, il y a beaucoup de travail".

Dans ce contexte, face aux grands leaders mondiaux asiatiques (Chine, Corée, Japon), les fabricants européens de batteries s'efforcent de se positionner, à l'image du français Forsee Power, qui vient de démarrer la fabrication en série dans une nouvelle usine près de Poitiers.

"On a passé beaucoup d'années à ne faire presque que de la recherche et développement, et là, on est passé à la phase industrialisation de masse", explique Christophe Gurtner, PDG de cette PME qui a choisi de miser sur des marchés spécialisés de la mobilité électrique (scooter, bus, camion, ferroviaire).

"Nos équipes travaillent sur les prochaines générations (de batteries), on ne peut pas s'arrêter. C'est un flux continu qu'il faut entretenir sans relâcher nos efforts pour être dans la course", souligne-t-il.