Est-ce le dernier kilomètre pour la batterie d’un million de kilomètres ?

La batterie tant discutée de 1 million de milles (1,6 million de kilomètres) est peut-être maintenant une réalité. Comme son nom l’indique, ces batteries dureraient 1 million de kilomètres sans tomber en panne. Tesla, avec Contemporary Amperex Technology (CATL), basée en Chine, a annoncé une telle batterie qui non seulement dure plus longtemps, mais coûte également moins de 100 $/kWh et utilise des matériaux sans cobalt. Pourquoi ces deux caractéristiques sont-elles importantes ?

Cela a longtemps été une mesure du succès des véhicules électroniques (VE) que leur densité énergétique de la batterie soit à parité avec les moteurs à essence traditionnels. Une telle condition permettrait aux véhicules électriques de rivaliser avec les véhicules à essence à la fois en termes de poids et d’autonomie, en particulier ces derniers. Cela signifie que, si l’essence est 100 fois plus dense en énergie qu’une batterie, un véhicule aurait besoin de 100 lb de batterie pour aller jusqu’à 1 lb d’essence.

Mais les études antérieures du Laboratoires nationaux d’Argonne ont montré que l’efficacité du système est une autre considération clé lors de la comparaison des densités énergétiques des véhicules électriques et de l’essence. Le laboratoire de recherche a noté que les groupes motopropulseurs électriques sont beaucoup plus efficaces que les groupes motopropulseurs alimentés à l’essence. Dans de nombreux cas, moins de 20 % de l’énergie contenue dans un gallon de gaz est réellement convertie en mouvement vers l’avant. Une fois que cette puissance a été transmise par transmission et différentiel aux roues, elle aurait subi beaucoup plus de pertes mécaniques. En revanche, un groupe motopropulseur électrique peut être efficace à plus de 90 %. Cela suggérerait que la densité énergétique d’une batterie de VE pourrait être bien inférieure à l’équivalent d’un véhicule à essence tout en restant en tête.

Revenons à l’annonce Tesla-CATL d’une batterie de 1 million de milles, 100 $/kWh. Il s’agit d’une amélioration significative dans une tendance accélérée à l’amélioration des batteries. Décembre 2019, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) a publié les résultats de son enquête sur les prix des batteries de 2019, concluant que les prix moyens des blocs-batteries pondérés par l’industrie sont tombés à 156 $ par kWh. Cette baisse représente une baisse de 13 % par rapport à la moyenne de 2018 (180 $/kWh, après ajustement de l’inflation), et la BNEF prévoit la poursuite des réductions de coûts, 100 $/kWh pouvant être atteints d’ici 2023. Mais il semblerait maintenant que la batterie à 100 $/kWh peut-être déjà là en 2020!

Tendances de densité énergétique Bloomberg NEF. (Source de l’image : Densité énergétique BNEF)

Il y a un autre avantage à ces batteries à longue durée de vie, en particulier pour la société Tesla. Même après une durée de vie complète à l’intérieur d’un véhicule électrique Tesla, qui a une durée de vie moyenne de 200 000 miles, la batterie peut hypothétiquement être revendue ou recyclée pour être utilisée dans un parc de batteries Tesla ou un système domestique (Powerwall). Une telle réutilisation signifie potentiellement que les entreprises de véhicules électriques peuvent louer les batteries aux propriétaires de voitures et réduire les coûts de possession pour qu’ils soient comparables à ceux des véhicules à essence traditionnels.

Enfin, examinons l’importance de fabriquer des batteries de véhicules électriques sans matériaux de cobalt. La plupart des véhicules électriques d’aujourd’hui fonctionnent avec des batteries lithium-ion fabriquées avec des métaux lourds comme le cobalt, qui sont en quantité limitée et nécessitent des conditions d’exploitation moins qu’idéales. De plus, les batteries au cobalt ont tendance à prendre feu.

Le passage aux batteries sans cobalt a été au centre de nombreuses sociétés de recherche. Par exemple, le Laboratoire de recherche sur les batteries d’IBM a récemment développé une nouvelle batterie construite sans métaux lourds. Il est plutôt fabriqué avec des matériaux pouvant être extraits de l’eau de mer. Selon IBM, la nouvelle conception pourrait surpasser les batteries lithium-ion actuelles en termes de coût, de temps de charge (moins de cinq minutes pour atteindre une charge de 80 %), de densité de puissance et d’efficacité énergétique. La batterie est également moins inflammable et pourrait être utilisée dans les avions, les véhicules électriques et les réseaux énergétiques intelligents.

Revenant à l’annonce précédente, CATL a déclaré qu’elle était prête à commencer à fabriquer une batterie sans cobalt qui durera 16 ans et alimentera un véhicule électrique sur 2 millions de kilomètres (1,24 million de miles). Naturellement, d’autres sociétés ont recherché des batteries sans cobalt. Par exemple, l’unité de batterie de Great Wall Motors China – connue sous le nom de SVOLT – a récemment annoncé que sa nouvelle batterie sans cobalt est garantie pour fonctionner pendant 15 ans ou jusqu’à 1,2 million de kilomètres, soit près d’un million de miles.

Au moins un analyste senior du secteur de l’énergie – Peter Kelly-Detwiler, directeur chez NorthBridge Energy Partners, LLC – n’est pas surpris de l’annonce de CATL. Interrogé par Design News, il a noté que la société comptait un grand nombre de scientifiques titulaires de diplômes supérieurs en science des matériaux qui se sont concentrés sur les technologies de batterie avancées.

« Dans tous les cas, cette annonce est une très bonne nouvelle pour l’industrie et pour le réseau », a expliqué Kelly-Detwiler. « Toutes ces batteries sont susceptibles de durer plus longtemps que la voiture et ont besoin d’une deuxième maison – littéralement ! »

Avec tous ces avantages, les batteries EV sans cobalt, d’une longueur d’un million de kilomètres, compétitives et potentiellement réutilisables, devraient inaugurer une nouvelle ère pour les technologies et les marchés basés sur l’énergie. C’est peut-être l’une des raisons pour lesquelles plusieurs grandes compagnies pétrolières investissent massivement dans les énergies renouvelables telles que l’éolien et le solaire, ce qui ne fera qu’augmenter le besoin de dispositifs de stockage d’énergie durables et moins chers comme les batteries.