Les véhicules électriques, jugés déterminants pour le transport durable, sont actuellement alimentés par des batteries lithium-ion rechargeables qui dépendent majoritairement de métaux lourds comme le cobalt et le nickel. Ces métaux sont non seulement difficiles à extraire, mais aussi leurs réserves mondiales s’épuisent pour faire face au boom imminent des véhicules électriques. « Dans ce contexte, le développement de technologies de batteries alternatives est essentiel pour l’industrie automobile afin de répondre au besoin croissant de transport durable » déclare GlobalData.
Archi Dasgupta (photo), directeur de la technologie disruptive chez GlobalData, commente: « Les batteries lithium-ion sont extrêmement coûteuses et représentent une part importante des coûts de production des véhicules électriques. Par conséquent, les startups et les entreprises technologiques se font concurrence pour développer des batteries alternatives telles que les batteries à semi-conducteurs, au lithium-soufre et à eau de mer rechargeables (SWB) qui sont respectueuses de l’environnement avec une densité d’énergie accrue et une sécurité accrue. Bien que ces batteries aient le potentiel de stimuler le transport sans carbone, la plupart d’entre elles sont à différents stades de recherche exploratoire indiquant que leur viabilité commerciale est encore loin du compte.
La base de données Innovation Explorer du Disruptor Intelligence Center de GlobalData révèle comment diverses entreprises développent des technologies de batteries alternatives pour contribuer au transport durable.
Les batteries à l’état solide développées à l’aide d’électrodes solides et d’électrolytes sont respectueuses de l’environnement car elles peuvent être recyclées et réutilisées, contrairement aux batteries lithium-ion. Ils ont une faible inflammabilité avec une densité d’énergie projetée d’environ 500 Wh / kg et sont potentiellement plus sûrs que les batteries lithium-ion.
Ionic Materials, Sila Nanotechnologies et Solid Power sont des startups notables développant des batteries à semi-conducteurs. Ces startups ont attiré des financements de géants de l’automobile tels que Nissan, Mitsubishi, Renault, Daimler et Hyundai pour monétiser leurs technologies.
Les batteries lithium-soufre sont relativement légères et sont moins chères que les cellules lithium-ion en raison de l’utilisation de soufre. De plus, la densité énergétique théorique de ces batteries est de près de 2600 Wh / kg, l’une des plus élevées des technologies de batteries. Les méthodes d’extraction du soufre les rendent plus durables que les batteries lithium-ion. La société britannique OXIS Energy a développé un prototype de batterie au lithium-soufre en partenariat avec l’Imperial College de Londres, l’université de Cranfield et Ricardo. Il est composé de matériaux cathodiques à base de soufre, de systèmes d’électrolyte stables et d’une anode en lithium métal et de matériaux d’intercalation.
IBM a développé un nouveau type de batterie utilisant des matériaux extraits de l’eau de mer sans cobalt, nickel et autres métaux lourds. Il a une densité d’énergie élevée et est beaucoup plus facile et moins cher que l’extraction de métaux lourds.
D’autres alternatives aux batteries lithium-ion comprennent les batteries à nanofil d’or, au graphène et à mousse, dont la plupart sont en phase de validation de principe.
Animesh Kumar, directeur du conseil automobile chez GlobalData, déclare: «Les gouvernements du monde entier font la promotion de l’agenda des VE et l’infrastructure de charge des batteries se développe régulièrement. Pour une forte adoption des VE, il est crucial pour les parties prenantes de réduire le coût d’acquisition des véhicules ainsi que le coût global de possession. Les batteries à l’état solide ont une densité d’énergie plus élevée, se chargent rapidement, sont moins coûteuses et durent plus longtemps que l’équivalent lithium-ion. Les équipementiers mondiaux sont déjà sur le champ de bataille pour le développement d’une nouvelle technologie de batterie et les batteries à semi-conducteurs offrent des opportunités significatives pour gagner le marché des véhicules électriques dans un proche avenir. »
Archi Dasgupta conclut: «La durabilité des batteries lithium-ion existantes est devenue une menace imminente, qui a non seulement aidé les startups à attirer des investissements majeurs, mais également à nouer des partenariats avec des géants de l’automobile pour accélérer la commercialisation de technologies de batteries alternatives. L’avenir des batteries devrait être un domaine d’intérêt pour les constructeurs automobiles du monde entier. Avec le passage aux véhicules électriques, cela deviendra plus pertinent. Au-delà de l’automobile, l’ensemble du marché de l’énergie subit un changement systémique et l’utilisation accrue d’énergies renouvelables stimulera le besoin de technologies de batteries alternatives. »