Alors que les constructeurs automobiles poursuivent aujourd'hui le leader du marché, Tesla Inc, en cherchant à construire des voitures pouvant parcourir 482 km ou plus entre deux charges, les startups spécialisées dans les batteries s'attendent à ce que l'autonomie ait moins d'importance à mesure que les chargeurs publics de véhicules électriques (VE) deviennent omniprésents. Dans leur quête de batteries plus petites qui se rechargent extrêmement rapidement, les jeunes entreprises expérimentent des matériaux comme le silicium-carbone, le tungstène et le niobium.

La batterie est la partie la plus coûteuse d'un VE, donc une véritable charge rapide associée à des chargeurs largement disponibles - le manque d'infrastructure de charge est considéré aujourd'hui comme un frein à l'adoption plus large des VE - permettrait aux constructeurs automobiles de construire des voitures avec des batteries plus petites à des prix plus abordables, tout en augmentant les bénéfices en vendant plus de véhicules à un public plus large.

"Les premiers adeptes du haut de gamme voulaient des batteries plus grandes et une plus grande autonomie parce qu'ils pouvaient se le permettre", a déclaré Sai Shivareddy, directeur général de Nyobolt, une startup qui développe des matériaux d'anode en oxyde de niobium pour des batteries qui peuvent se charger en quelques minutes. "Pour une adoption grand public plus sensible aux coûts, il faut des packs de batteries plus petits ... mais avec la même expérience qu'aujourd'hui (avec les voitures à carburant fossile) où vous pouvez faire le plein en 5 minutes."

La Chine domine la production mondiale de batteries pour VE et des entreprises comme Contemporary Amperex Technology Co (CATL) développent des batteries permettant d'aller plus loin sur une seule charge.

Les constructeurs automobiles chinois ont lancé de petits VE à bas prix, comme la Wuling Hongguang Mini - qui, même avec les récentes augmentations du prix des batteries, se vend encore à environ 6 500 $. La voiture est une coentreprise de SAIC Motor Corp Ltd, General Motors Co et Wuling Motors.

Des startups occidentales comme Nyobolt et Echion Technologies, basées à Cambridge, ou Group14 Technologies, basée à Woodinville, dans l'État de Washington, travaillent sur les matériaux des électrodes afin de mettre sur le marché des batteries à charge super rapide.

Selon la plateforme de données sur les startups PitchBook, les investissements dans la technologie des batteries pour VE ont plus que sextuplé, passant de 1,5 milliard de dollars en 2020 à 9,4 milliards de dollars en 2021, les constructeurs automobiles se concentrant sur l'avenir.

"Nous sommes au stade larvaire du développement des batteries", a déclaré Lincoln Merri
hew, vice-président de la société d'analyse de données Pulse Labs. Voici un graphique : https://tmsnrt.rs/3NOMxqS Le

fait d'opter pour des batteries de petite taille pourrait également atténuer les goulets d'étranglement imminents au niveau des matériaux de batterie, alors que la demande de VE monte en flèche, tout en utilisant moins de cobalt et de nickel, dont la Chine domine le raffinage et le traitement.

Un autre avantage est que les constructeurs automobiles pourraient revendiquer des gains de durabilité en utilisant des matériaux moins nocifs dans les VE et en émettant moins de CO2 en les fabriquant.

"La réingénierie du véhicule pour minimiser la taille des batteries, puisque c'est si cher, va changer la donne", a déclaré Jim Farley, directeur général de Ford Motor Co, lors d'une conférence en juin. Le constructeur automobile américain, a-t-il ajouté, veut "la plus petite batterie possible pour une autonomie compétitive" dans sa prochaine génération de VE qui débutera en 2026.

D'autres tentent de tirer un meilleur rendement des batteries existantes, comme Mercedes-Benz l'a fait avec son prototype EQXX d'une autonomie de 1 000 km (621 miles).

Des VE PLUS ABORDABLES

La recharge rapide est aujourd'hui limitée par la capacité des batteries des VE à absorber rapidement l'énergie. La charge rapide peut réduire la durée de vie des batteries ou les faire surchauffer, c'est pourquoi la plupart des VE limitent la vitesse de charge pour les protéger.

Au siège de Nyobolt, le PDG Shivareddy charge quatre batteries en trois minutes environ et les branche sur un aspirateur robotisé qui nettoie activement le sol derrière lui pendant qu'il parle.

Le niobium est un métal stable souvent utilisé pour renforcer l'acier - les plus grands gisements mondiaux se trouvent au Brésil et au Canada. Utilisé dans les anodes ou les cathodes, des startups comme Nyobolt et Echion affirment que le niobium peut supporter une charge ultra-rapide et durer plusieurs années de plus que les batteries actuelles.

Nyobolt se concentre sur les VE de course à haute performance et Shivareddy a déclaré qu'il faudra des années de validation avant que les constructeurs automobiles soient prêts à utiliser ses batteries dans les modèles de masse.

À quelques kilomètres de Nyobolt, les anodes en niobium d'Echion sont initialement destinées aux VE commerciaux comme les véhicules miniers qui fonctionnent en continu et auront besoin d'une recharge rapide.

Le PDG Jean de La Verpilliere a déclaré que l'objectif d'Echion est d'avoir des batteries prêtes pour les VE passagers d'ici 2025.

"Des batteries plus petites signifient des prix plus bas et donc plus de gens peuvent s'offrir des VE", a-t-il déclaré.

La société minière brésilienne CBMM domine la production de niobium et a investi dans Echion et d'autres start-ups. Elle teste le niobium avec d'autres entreprises, notamment Nano One, une société spécialisée dans les matériaux pour batteries, Toshiba et Volkswagen Caminhoes e Onibus, une filiale brésilienne de Traton, l'unité de camionnage de Volkswagen.

Rogerio Marques Ribas, responsable du programme de batteries du CBMM, a déclaré que, bien que la densité énergétique du niobium puisse être jusqu'à 20 % inférieure à celle de certaines batteries contemporaines, "nous pouvons apporter peut-être trois à dix fois plus de durée de vie et plus de sécurité tout en rechargeant en quelques minutes".

"Les matières premières seront un goulot d'étranglement pour les batteries", a ajouté M. Ribas. "Dans un avenir proche, les gens se demanderont pourquoi avoir un gros bloc de batteries."

LE MARCHÉ DÉCIDE DE L'AUTONOMIE

Le niobium n'est pas le seul matériau que les startups explorent.

Group14 Technologies fabrique un matériau d'anode en silicium-carbone qui permet aux batteries lithium-ion de contenir jusqu'à 50 % d'énergie en plus. La société a levé 400 millions de dollars auprès d'investisseurs en mai.

En testant le matériau de Group14, le fabricant de batteries StoreDot, soutenu par Mercedes, a chargé ses batteries à 80 % de leur capacité en 10 minutes. Rick Luebbe, PDG de Group14, a déclaré que son matériau anodique pourrait proposer une charge rapide des VE en cinq minutes.

"Si je peux recharger ma batterie en cinq ou dix minutes... alors l'autonomie n'a pas vraiment d'importance, qu'elle soit de 150 ou 300 miles", a déclaré M. Luebbe.

La start-up Our Next Energy (ONE), basée dans le Michigan, a mis au point sa batterie Gemini à "double chimie", qui comprend une batterie de traction standard au phosphate de fer lithié (LFP) et une deuxième batterie "d'extension d'autonomie" utilisant des chimies plus avancées et plus coûteuses, offrant des options d'autonomie faible, moyenne et élevée.

"C'est le marché qui décide en fin de compte du bon niveau d'autonomie", a déclaré le PDG Mujeeb Ijaz.

Selon les données du secteur, la voiture américaine moyenne parcourt moins de 30 miles par jour. En Europe, la moyenne est inférieure à la moitié de ce chiffre.

Isobel Sheldon, directrice de la stratégie de la société britannique de batteries Britishvolt, a déclaré que lorsque les propriétaires de VE réaliseront qu'ils paient pour plus que ce dont ils ont besoin, le marché exigera moins d'autonomie.

"Au fur et à mesure que le marché mûrit, les gens vont commencer à se demander pourquoi je paie des milliers ... pour une batterie que je n'utiliserai jamais", a-t-elle déclaré. "La plupart des voitures sont utilisées pour aller faire les courses, aller voir des amis ou déposer les enfants à l'école, pas pour aller à Monaco."