Voiture électrique : revue des principaux fabricants de batteries [Dossier]

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L’enjeux de la production des batteries est essentiel pour améliorer les performances et baisser les coûts des voitures électriques car la batterie compte pour beaucoup du prix de vente. Nous vous disons tout dans ce dossier.

Introduction : les enjeux liés aux batteries automobiles

Les voitures électriques occupent une place de plus en plus importante sur le marché de l’automobile en France et dans le monde. Toutefois, ces véhicules qui se veulent Zéro Émission lors de leur utilisation suscitent de nombreux débats.

En effet, l’autonomie des voitures électriques, souvent jugée insuffisante, est souvent pointée du doigt. C’est ce qui en fait le plus grand frein à l’achat. Aussi, les véhicules électriques ont besoin de bornes spécifiques pour pouvoir être rechargés et le nombre de bornes ainsi que le temps de recharge posent souvent problème aux potentiels consommateurs même si la France prévoit d’atteindre 100 000 bornes d’ici fin 2021. 

De plus, aujourd’hui, une partie des composants des batteries ne sont pas recyclés et finissent dans les décharges en fin de vie.

Enfin, le point le plus sensible est certainement l’impact social et environnemental que génère la production des batteries. L’extraction de certains des éléments constitutifs de ces batteries (notamment le cobalt) “pose problème en terme de violation des droits humains”, selon Sabine Gagnier, chargée de plaidoyer à Amnesty International.

Une enquête menée en République démocratique du Congo (qui totalise 50% des ressources au niveau mondial d’après Mme Gagnier) par l’ONG montre que le cobalt est extrait des mines par des enfants.

Ainsi, les batteries de véhicules électriques doivent répondre à différents enjeux, notamment sur la réduction de la quantité de déchets générée lorsqu’une batterie arrive en fin de vie tout en favorisant la réutilisation d’un maximum de ses composants.

Histoire des véhicules électriques

Bornes paris

Avant de rentrer plus en détail dans les explications, revenons aux fondamentaux en retraçant l’origine des voitures électriques.

Initialement, environ un tiers des véhicules étaient électriques, mais les batteries n’étaient pas suffisamment performantes. Ainsi, les véhicules thermiques ont été privilégiés tout au long du 20ème siècle. Pour des raisons environnementales, et grâce aux progrès effectués sur les batteries, nous voyons dans notre quotidien le retour des véhicules électrifiés, autrement dit des véhicules électriques et hybrides.

Dans les années 1990-2000, les batteries des véhicules électriques comme la 106 électrique ou la Kangoo étaient des batteries Niquel-Cadmium (Ni-Cd). Ensuite, Toyota a mis sur le marché au Japon sa première Prius hybride en 1997 avec une batterie Nickel-Metal Hydrure (NI-MH) qui est encore largement utilisée chez Toyota.

Qui fabrique ses batteries ?

La production de batteries Li-ions (très majoritaire dans la production globale de batteries automobiles) a augmenté de 66% rien que sur l’année 2016 passant de 12,3 GWh à 20,4 GWh. Comme le montre le graphique ci-dessous, les cinq plus gros producteurs sont :

  • Panasonic (Japon) avec 6,7 GWh;
  • BYD (Chine) avec 4 GWh;
  • LG Chem (Corée du sud) avec 2,3 GWh;
  • AESC, alliance Nec/Nissan (Japon) avec 1,6 GWh;
  • Samsung SDI (Corée du sud) avec 1,2 GWh;
Principaux fabricants de batteries en volume de production

La division dédiée aux cellules et batteries pour le secteur automobile de Panasonic (Automotive Battery Business Division) a été créée en 2006 à la suite d’un premier partenariat avec le groupe Volkswagen. En 2008, elle rachète son compatriote Sanyo et hérite ainsi d’un gros contrat pour la fourniture de cellules et de batteries à Tesla ce qui lui vaut d’être numéro 1 sur le marché. Néanmoins, ce contrat fausse légèrement la donne car Panasonic a perdu des parts de marché suite à ce contrat.

Build Your Dream (BYD) quant-à-elle occupe la deuxième place sur le marché des batteries grâce à sa part de marché de plus de 60% du marché mondial qu’elle détient sur les batteries NI-Cad (Nickel-Cadmium). Après son rachat de Qichuan Automobile Company en 2003, la marque commercialise son premier hybride rechargeable avec une batterie au Lithium-ion fer phosphate (LiFePO4) qu’elle juge “intrinsèquement sûr”.

Leur production de bus électriques, eBus (voir ci-dessous) dont le nombre d’unités vendues a dépassé les 10 000, aurait pu leur offrir la place de numéro un sur le marché si ces derniers étaient pris en compte dans l’étude.

Comme nous avons pu le voir, les fabricants de cellules composant les batteries sont très majoritairement asiatiques, excepté le constructeur américain très médiatisé Tesla qui s’est associé à Panasonic.

Toutefois, d’autres groupes s’investissent et souhaitent faire partie des éléments majeurs de cette transition comme A123 (collaboration Sino-Américaine) ou encore Saft, la filiale de Total. Cette dernière s’est associée avec PSA pour lancer une société conjointe nommée ACC dont l’objectif est de produire des batteries pour véhicules électriques d’ici à 2023.

Dans le but de réduire cette dépendance des fabricants asiatiques de cellules, une initiative souhaitant développer une filière industrielle de fabrication des cellules de batteries en Europe a été lancée fin 2017 par la commission Européenne. Leur objectif : produire 200 GWh/an à l’horizon 2025. 

Dans la continuité de cette démarche, l’Union Européenne a annoncé en décembre 2019 plus de 3 milliards d’euros d’aide d’État pour la recherche et la production de batteries.

Le marché mondial des batteries automobiles pourrait atteindre 45 milliards d’euros en 2027, dont 20% à 30% en Europe.

L’avenir des batteries dans l’automobile

En ce qui concerne les batteries Li-ion, une solution envisageable pour augmenter la densité énergétique serait d’accroître la tension d’une cellule à près de 5V (contre un potentiel maximum de 4,2V aujourd’hui avec l’emploi de matériaux d’électrode positive à très haut potentiel.

véhicule propre

Une autre possibilité serait d’augmenter la quantité d’électricité par unité de masse que peut stocker la batterie. Le remplacement progressif du Cobalt par du Nickel permet notamment d’augmenter le nombre d’électrons échangés par unité de métaux de transition.

Une nouvelle forme de batterie, les batteries Li tout solide, pourrait également être une bonne alternative. Ces trois principaux avantages sont :

  • assurer une grande stabilité même dans des conditions abusives (écrasement, court-circuits, etc..);
  • permettre l’utilisation d’une plus large gamme de matériaux actifs d’électrode;
  • pouvoir utiliser la batterie à des températures plus élevées que le Li-ion qui aujourd’hui est limité à 50-60°C.

Conclusion

D’immenses progrès ont été réalisés ces dernières années dans la production de batteries dans l’automobile et des améliorations peuvent encore être apportées dans les années à venir notamment en Europe pour faire face à la concurrence asiatique toujours plus redoutable. 

En effet, compte tenu du besoin des constructeurs automobiles, des mesures drastiques principalement de financement ont été déployées par les États afin de promouvoir les industries de fabrication de cellules.

Sources :

La tribune

La revue 3EI

Groupe Renault

Automobile Propre

Les Numériques

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Benoit Michel
Benoit Michel
Author of “The Electric Car, here and now!” - http://theelectriccar.xyz.

Comments

  1. Bonjour,
    suite du premier message : Vous auriez du rappeler que les batteries lithium ne contiennent pas de “terre rare” mais que les batteries Nickel-Metal Hydrure (NI-MH) encore utilisées par Toyota en contiennent.
    Toyota, le fabricant très en retard sur les VE à batteries…
    Cordialement.

  2. Le cobalt : Savez-vous que le cobalt est beaucoup utilisé dans le nucléaire pour les centrales , les blindages pour l’armée , dans les plateformes off-shore , le raffinage du pétrole et j’en passe tellement il a d’application ? Le cobalt pour les batteries n’est qu’un faible pourcentage. Alors pourquoi ne pose-t-il de problème que pour les VE ?

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