Les constructeurs automobiles font la course pour contrôler la technologie des batteries de nouvelle génération

WOBURN, Mass. – Déjà loin derrière les fabricants asiatiques dans la construction de batteries de voitures électriques, les constructeurs automobiles américains et leurs fournisseurs se précipitent pour développer une nouvelle génération de batteries moins chères, capables de stocker plus d’énergie et de se recharger plus rapidement.

Il s’agit d’un concours mondial aux conséquences économiques énormes pour les constructeurs automobiles, les petites startups de batteries et les acheteurs de voitures, qui dans quelques années choisiront parmi une gamme vertigineuse de voitures électriques utilisant différents types de batteries à mesure que l’ère des moteurs à combustion recule.

La composition chimique des batteries – un sujet technique qui était du ressort des ingénieurs – est devenue l’un des sujets de discussion les plus brûlants dans les conseils d’administration de General Motors, Toyota, Ford Motor et Volkswagen, ainsi qu’à la Maison Blanche.

Avec le soutien financier et technologique du gouvernement, ces entreprises géantes accueillent des startups travaillant à refaire la batterie afin de ne pas être laissées pour compte par la révolution industrielle déclenchée par la voiture électrique.

La capacité des constructeurs automobiles à maîtriser la technologie des batteries pourrait aider à déterminer quelles entreprises prospèrent et lesquelles sont dépassées par Tesla et d’autres entreprises de voitures électriques.

Les batteries aideront à déterminer le prix des voitures neuves et pourraient devenir la caractéristique déterminante des véhicules. Comme les mégapixels sur les appareils photo ou les vitesses de traitement des puces informatiques qui obsédaient autrefois les consommateurs, les caractéristiques des batteries seront le critère par lequel les voitures et les camions seront jugés et achetés.

“Ce sera la nouvelle différenciation de la marque à l’avenir – la batterie dans les véhicules électriques”, a déclaré Hau Thai-Tang, directeur de la plate-forme de produits et directeur des opérations chez Ford. “Donc, nous faisons un énorme effort.”

Les batteries, bien sûr, joueront également un rôle central dans la lutte contre le changement climatique en aidant à éloigner les voitures, les camions et le secteur de l’électricité du pétrole, du charbon et du gaz naturel.

Les constructeurs automobiles suivent un cours accéléré sur la chimie des batteries car la demande de voitures électriques décolle. Les entreprises doivent trouver comment rendre les batteries moins chères et meilleures. Aujourd’hui, les batteries peuvent représenter entre un quart et un tiers du coût des voitures électriques. Et la plupart de ces batteries sont fabriquées par quelques entreprises asiatiques.

Même Tesla, le principal producteur de voitures électriques, s’appuie sur des fournisseurs asiatiques et cherche à intégrer davantage de fabrication en interne.

Le président Joe Biden a encouragé ce mois-ci les entreprises à déplacer une plus grande partie de la chaîne d’approvisionnement des batteries vers les États-Unis. L’invasion de l’Ukraine par la Russie a souligné l’importance stratégique de tels efforts. Volkswagen a été contraint de fermer temporairement sa principale usine de véhicules électriques en Allemagne après que les combats ont interrompu l’approvisionnement en pièces fabriquées dans l’ouest de l’Ukraine.

Des géants de l’automobile tels que Stellantis, qui possède Ram et Jeep, prodiguent de l’argent à des startups telles que Factorial Energy, qui compte moins de 100 employés dans un parc de bureaux à Woburn, près de Boston.

Les dirigeants de Factorial, qui ont cessé de renvoyer les appels des constructeurs automobiles offrant des sacs d’argent, développent une batterie qui peut se charger plus rapidement, contenir plus d’énergie et être moins susceptible de surchauffer que les batteries actuelles.

“L’argent peut aller et venir”, a déclaré Siyu Huang, co-fondateur de Factorial, qui a commencé à expérimenter la technologie des batteries en tant qu’étudiant diplômé à l’Université Cornell. “Nous voulons fournir la batterie la plus sûre et changer la façon dont les gens vivent.”

Le changement le plus immédiat à venir concerne les éléments constitutifs des batteries.

La plupart des batteries lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques reposent sur le nickel, le manganèse et le cobalt. Mais certains constructeurs automobiles, dont Tesla et Ford, envisagent d’utiliser des batteries dans au moins certains véhicules qui utilisent du phosphate de fer au lithium, qui est populaire en Chine.

Ces batteries LFP, comme on les appelle, ne peuvent pas stocker autant d’énergie par livre, mais elles sont beaucoup moins chères et durent plus longtemps.

Tesla prévoit de proposer des batteries LFP dans des véhicules électriques à plus courte autonomie et à bas prix. Ford prévoit de les utiliser dans certains camions vendus sous sa marque Ion Boost Pro pour les propriétaires de flotte.

“Cela pourrait être la livraison, cela pourrait être des plombiers, des électriciens, des paysagistes qui travaillent dans une zone géographique déterminée”, a déclaré Thai-Tang, le dirigeant de Ford.

Ford s’associe à SK Innovation de Corée du Sud pour fabriquer ses batteries, mais il espère apporter une grande partie de cette fabrication aux États-Unis, a déclaré Thai-Tang. “Cela réduira certains des défis géopolitiques ainsi que des coûts logistiques.”

Le nouveau pick-up électrique F-150 de Ford, qui n’a pas été mis en vente mais compte déjà 200 000 réservations, s’appuiera sur des batteries avec un pourcentage plus élevé de nickel à haute densité énergétique, également fabriquées par SK Innovation.

Tesla a déclaré en février qu’elle avait déjà construit 1 million de cellules pour sa batterie “4680” de nouvelle génération qu’elle a commencé à utiliser dans ses crossovers Model Y. Le PDG Elon Musk a déclaré que la batterie aurait 16% d’autonomie en plus en raison de sa conception distinctive en nid d’abeille. “C’est difficile jusqu’à ce que ce soit découvert, puis c’est simple”, a-t-il déclaré en 2020.

GM affirme que sa cellule de batterie Ultium a besoin de 70 % moins de cobalt que les cellules utilisées dans la berline électrique Chevrolet Bolt. La société a ajouté de l’aluminium à sa batterie. Le pick-up GMC Hummer, que GM a récemment commencé à vendre, est le premier véhicule à avoir cette batterie.

GM, en partenariat avec le sud-coréen LG Chem, construit une usine de batteries de 2,3 milliards de dollars à Lordstown, Ohio. C’est l’une des 13 grandes usines de batteries en construction aux États-Unis.

Les batteries deviennent déjà importantes pour l’image de marque automobile – GM diffuse des publicités pour les batteries Ultium. Cela ajoute à l’impératif qu’ils s’assurent que ces batteries sont fiables et sûres. GM a dû rappeler la Bolt pour réparer un défaut de batterie pouvant provoquer des incendies.

De nombreux constructeurs automobiles souhaitent réduire leur dépendance au cobalt, en partie parce qu’il provient principalement du Congo, où il est extrait par des sociétés financées par la Chine ou par des indépendants qui emploient parfois des enfants.

“C’est la violation potentielle des droits de l’homme, le travail des enfants ou les mineurs artisanaux qui creusent dans des circonstances très difficiles – c’est la principale préoccupation que nous avons”, a déclaré Markus Schäfer, un cadre supérieur de Mercedes-Benz responsable de la recherche et du développement.

L’industrie automobile est également préoccupée par le nickel, car la Russie est un important fournisseur de ce métal.

Une équipe d’environ 25 scientifiques du gouvernement au laboratoire national d’Oak Ridge veut pousser ces innovations encore plus loin.

Des batteries de voitures électriques conventionnelles ont été mises en place à côté d’une alternative expérimentale sans cobalt. Les scientifiques passent des semaines à les charger et à les décharger, à mesurer leurs performances. Ilias Belharouak, qui dirige le centre de fabrication de batteries d’Oak Ridge, a déclaré que l’objectif était de réduire de moitié les coûts des batteries, d’augmenter leur autonomie au-delà de 300 miles et de réduire les temps de charge à 15 minutes ou moins. (Les batteries actuelles prennent généralement de 30 minutes à 12 heures pour se recharger selon la voiture et la prise.)

Malgré cette activité frénétique, l’industrie automobile pourrait avoir du mal à répondre à la demande de nouvelles batteries car le monde ne peut pas extraire et traiter toutes les matières premières nécessaires, en particulier pour le lithium, a déclaré Andrew Miller, directeur de l’exploitation chez Benchmark Minerals Intelligence, qui suit les fabricants de batteries et fournitures dans le monde entier.

“Tous les modèles qui sont annoncés, tout ce que ces entreprises veulent faire au cours des trois prochaines années”, a déclaré Miller, “je ne sais pas d’où viennent les matières premières.”