Le coût principal d’un véhicule électrique (VE) est sa batterie. Le coût élevé des batteries à forte densité énergétique signifie que les VE sont depuis longtemps plus chers que leurs équivalents à carburant fossile.
Mais cela pourrait changer plus vite que prévu. Le plus grand fabricant mondial de batteries pour voitures électriques, le chinois CATL, affirme qu'il réduira le coût de ses batteries jusqu'à 50 % cette année, en tant que la guerre des prix commence avec le deuxième plus grand fabricant en Chine, la filiale de BYD, FinDreams.
Qu'est-ce qui se cache derrière tout ça ? Après que l'industrie des véhicules électriques ait connu une énorme poussée en 2022, il a rencontré des vents contraires. s'est accéléré plus rapidement supérieure à la demande, ce qui déclenche des efforts de réduction des coûts.
Mais les baisses de prix promises sont aussi un signe de progrès. Les chercheurs ont fait de grands progrès dans la découverte nouvelles compositions chimiques pour batteries. CATL et BYD fabriquent désormais des batteries pour véhicules électriques sans cobalt, un métal rare et coûteux lié à travail des enfants et pratiques minières dangereuses en République démocratique du Congo.
Les économies d'échelle et les nouvelles réserves de lithium permettent de vendre les batteries à moindre coût. Le premier constructeur automobile mondial, Toyota, mise sur les batteries à l'état solide dans l'espoir que ces batteries à haute densité énergétique, pratiquement ininflammables, permettront de fabriquer des véhicules électriques avec une autonomie de plus de 1 200 km par charge.
Comment les fabricants de batteries réduisent-ils leurs coûts ?
Le plus grand marché pour les véhicules électriques et hybrides rechargeables est la Chine. Mais la demande de véhicules électriques y a diminué, en chute libre une augmentation de la demande de 96 % en 2022 pour une hausse de 36 % en 2023.
En conséquence, le géant des batteries CATL a vu son les bénéfices chutent pour la première fois depuis presque deux ans.
L'une des meilleures façons de créer une demande accrue est de rendre vos produits moins chers. C'est ce qui se cache derrière les promesses de réduction des coûts de CATL et BYD.
On peut se demander comment cela est possible. L’un des principaux défis du passage aux voitures électriques à batterie est de savoir où se procurer les matières premières. L’avenir de l’électrique repose sur des chaînes d’approvisionnement viables pour les minéraux essentiels tels que le lithium, le nickel, le cuivre, le cobalt et les terres rares.
Jusqu'à récemment, la composition chimique des batteries des véhicules électriques reposait principalement sur quatre de ces éléments : le lithium, le nickel, le manganèse et le cobalt. Ces éléments sont également connus sous le nom de batteries NMC.
Si vous pouvez éviter ou minimiser l'utilisation de minéraux coûteux ou controversés, vous pouvez réduire les coûts. C'est pourquoi des entreprises chinoises comme CATL ont pratiquement monopolisé le marché d'un autre produit chimique, les batteries au lithium fer phosphate (LFP).
Ces batteries sont moins chères, car elles ne contiennent pas de cobalt. Elles présentent également d’autres avantages : une durée de vie plus longue et moins de risques d’incendie que les batteries au lithium traditionnelles. Leur inconvénient est qu’elles ont une capacité et une tension inférieures.
Les récentes baisses de prix résultent d’une décision délibérée d’utiliser, partout où cela est possible, des matières premières terrestres abondantes comme le fer et le phosphore.
Qu'en est-il du lithium ? Les prix du carbonate de lithium, la forme saline du métal blanc argenté ultra-léger, ont été multipliés par six entre 2020 et 2022 en Chine avant de chuter l’année dernière.
Malgré cela, les prix des batteries ont continuait à tomber – mais pas autant qu’ils l’auraient fait autrement.
La forte demande mondiale en lithium a entraîné une forte croissance de l'offre, alors que les mineurs s'efforcent de trouver de nouvelles sources. CATL, par exemple, dépense 2,1 milliards de dollars australiens dans des usines d'extraction de lithium en Bolivie.
Croissance de l'offre de lithium est projeté devrait dépasser la demande de 34 % cette année et l'année prochaine, ce qui devrait contribuer à stabiliser les prix des batteries.
Les options de batterie se multiplient
Les fabricants de batteries chinois ont accaparé le marché des batteries lithium-fer-phosphate. Mais ils ne sont pas les seuls sur le marché.
Les voitures électriques Tesla sont depuis longtemps alimentées par des batteries de Panasonic au Japon et de LG en Corée du Sud. Ces batteries sont construites sur les chimies NMC et NCA (lithium nickel cobalt aluminate oxide) plus anciennes mais bien établies. Malgré tout, le constructeur automobile américain est maintenant en utilisant Les batteries LFP de CATL dans ses voitures les plus abordables.
Le plus grand constructeur automobile du monde, Toyota, a longtemps sceptique des batteries lithium-ion et s'est plutôt concentré sur les véhicules hybrides et à pile à combustible à hydrogène.
Mais cela est en train de changer. Toyota se concentre désormais fortement sur la fabrication batteries à semi-conducteurs une réalité. Celles-ci abandonnent les électrolytes liquides pour transporter l'électricité au profit d'une batterie solide.
En septembre de l’année dernière, la société a annoncé une percée Selon elle, ces batteries permettraient des temps de recharge plus rapides et une autonomie de 1 200 km avant recharge. Si ces affirmations se révèlent vraies, ces batteries doubleraient effectivement l'autonomie des véhicules électriques haut de gamme actuels.
En réponse, les fabricants de batteries chinois et le gouvernement sont travailler pour rattraper son retard avec Toyota sur les batteries à semi-conducteurs.
Quelle chimie de batterie l'emportera ? Il est trop tôt pour le dire pour les véhicules électriques. Mais à mesure que la transition écologique se poursuit, il est probable que nous aurons besoin non pas d'une seule, mais de plusieurs options.
Après tout, les besoins énergétiques d’un camion porteur seront différents de ceux d’un véhicule électrique urbain. Et à mesure que les avions électriques passeront du rêve à la réalité, ils auront besoin de batteries différentes. Pour faire décoller un avion électrique à batterie, il faut des batteries avec une densité de puissance énorme.
La bonne nouvelle ? Ce sont des défis d'ingénierie qui peuvent être surmontés. L'année dernière, CATL a annoncé une innovation batterie à « matière condensée » pour avion électriqueavec une densité énergétique jusqu’à trois fois supérieure à celle d’une batterie de voiture électrique moyenne.
Pendant ce temps, les chercheurs repoussent toujours plus loin les limites. Une bonne voiture électrique pourrait avoir une batterie avec une densité énergétique de 150 à 250 wattheures par kilogramme. enregistrement en laboratoire est désormais supérieur à 700 wattheures/kg.
Sans parler des recherches menées sur d’autres chimies de batteries, ion sodium en fer-air à métal liquide batteries.
Nous sommes, en bref, encore au début de la révolution des batteries. 
Mohammed Rizwan AzharMaître de conférences, Université Edith Cowan; Waqas UzairAssocié de recherche, Université Edith Cowanet Yasser ArafatChargé de recherche principal, Université Edith Cowan
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.