La course à la production de batteries à semi-conducteurs revient sur la scène technologique mondiale

La course mondiale au développement des batteries à semi-conducteurs – une technologie qui devrait révolutionner l’industrie des véhicules électriques (VE) – connaît une forte dynamique tant du côté des constructeurs automobiles que des entreprises spécialisées dans les technologies de batteries.

Longtemps considérée comme un rêve commercial, une série de nouvelles annonces a ravivé l'espoir que les batteries à semi-conducteurs entreront bientôt en production de masse au cours de cette décennie.

Selon le cabinet d'études Rho Motion (Royaume-Uni), le récent tournant est dû au lancement, fin 2024, par les deux constructeurs automobiles chinois Nio et IM Motors, de modèles utilisant des batteries semi-solides basées sur la technologie des oxydes. Depuis, une série de grands noms tels que Volkswagen, Mercedes-Benz, Stellantis, BYD, Nissan et Toyota ont simultanément accéléré leurs plans de développement et de commercialisation de batteries à l'état solide, l'échéance cible se situant principalement entre 2027 et 2028.

Les batteries à électrolyte solide utilisent un électrolyte solide, généralement en céramique, au lieu de l'électrolyte liquide des batteries lithium-ion classiques. En théorie, cette technologie offre de nombreux avantages : une densité énergétique supérieure, une charge rapide, une sécurité accrue et un potentiel de réduction des coûts de production à long terme. De plus, les batteries à électrolyte solide devraient permettre aux fabricants occidentaux de localiser leurs chaînes d'approvisionnement en batteries, réduisant ainsi leur dépendance au marché chinois.

Cependant, cette technologie se heurte encore à de nombreux défis techniques et économiques. Parmi les problèmes courants actuels, on peut citer le gonflement lors de la charge, la dégradation des performances après de nombreux cycles d'utilisation et des coûts de production bien supérieurs à ceux des batteries traditionnelles.

Dans ce contexte, certaines entreprises optent pour une voie intermédiaire avec les batteries semi-solides, combinant électrolytes solides et liquides, afin de profiter des avantages initiaux en matière de sécurité et de densité énergétique tout en conservant la faisabilité de la production.

« Les batteries semi-solides constituent une solution transitoire pratique vers la véritable technologie à l'état solide, même si leur plein potentiel en termes de performances et de compacité reste à atteindre », a déclaré Iola Hughes, directrice de recherche chez Rho Motion.

Alors que les constructeurs automobiles occidentaux tels que BMW, Mercedes et Stellantis intensifient leurs recherches en collaborant avec des entreprises technologiques comme Factorial Energy, les géants asiatiques des batteries tels que BYD et CATL sont considérés comme ayant un avantage grâce à leur expérience en matière de production à grande échelle.

Nissan a déclaré qu'elle maintenait son plan de commercialisation des batteries à semi-conducteurs d'ici 2028, mais qu'elle restait prudente quant à l'ampleur de ses investissements, en fonction de la maturité du marché.

Malgré les attentes croissantes, de nombreux experts avertissent que les obstacles techniques n'ont pas encore été entièrement surmontés, tandis que les technologies de batteries actuelles réalisent des avancées qui éclipsent le potentiel des batteries à l'état solide.

Connor Watts, analyste des matériaux pour batteries chez Fastmarkets, a déclaré que les retards dans des projets comme Quantumscape, soutenu par Volkswagen, ont entamé la confiance du marché, tandis que les principaux fabricants de batteries comme CATL et BYD réalisent des percées avec de nouvelles batteries lithium-ion phosphate (LFP) et des systèmes de charge ultra-rapides.

En avril, CATL a annoncé avoir développé avec succès une batterie LFP capable d'ajouter 520 km d'autonomie à un véhicule après seulement 5 minutes de charge. Auparavant, BYD avait également annoncé son propre système de charge ultra-rapide, augmentant considérablement l'autonomie des véhicules électriques en un temps record.

Malgré le scepticisme ambiant, la plupart des experts s'accordent à dire que les batteries à semi-conducteurs joueront un rôle important dans l'avenir des véhicules électriques, notamment face au besoin de plus en plus urgent d'accroître l'efficacité et d'optimiser les coûts de production.

Les observateurs prévoient que les premières applications à petite échelle des batteries à l'état solide pourraient apparaître sur le marché entre 2027 et le début des années 2030, principalement dans les véhicules haut de gamme ou lors d'essais d'ingénierie. Le passage à une production de masse dépendra de la capacité à réduire les coûts, à améliorer la durabilité et à obtenir l'acceptation du marché mondial des consommateurs.

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