Innover pour sortir du lot. Jeudi dernier, l'entreprise Verkor a inauguré son centre d'innovation à Grenoble. Celui-ci accueillera une ligne pilote pour la production de batteries électriques, ainsi qu'un complexe de Recherche et développement, afin de trouver de nouvelles chimies de batteries.
Parmi les innombrables projets autour des batteries électriques en France, dont les quatre gigafactories du Nord, l'innovation joue un rôle clé. Elle constitue le premier facteur de compétitivité, face à la Chine. En effet, si la France parvient à dénicher une batterie aux propriétés intéressantes, fabriquée avec moins de métaux critiques, alors elle pourrait s'imposer dans le secteur très concurrentiel de l'automobile. Une course contre la montre est désormais lancée face à la Chine - disposant de 20 ans d'avance sur le sujet - et les Etats-Unis - avec son Inflation Reduction Act (IRA) qui attire les investisseurs et les projets.
La technologie lithium-ion très utilisée
A l'heure actuelle, les gigafactories du Nord de la France, dont celle d'ACC qui a commencé à produire en mai dernier, fabriqueront des batteries lithium-ion de type nickel-manganèse-cobalt (NMC). Ces dernières sont, pour l'instant, la technologie de batterie la mieux maîtrisée au monde. Néanmoins, les mines de cobalt ou encore de manganèse, principalement localisées en Afrique et détenues par la Chine, posent des questions d'éthique sur le travail des ouvriers et de dépendance forte de la France et de l'Europe à l'Empire du Milieu.
Un nouveau type de batterie lithium-ion est apparu récemment, là aussi en Chine : les batteries de type lithium-fer-phosphate. Ce procédé présente l'avantage d'utiliser le fer et le phosphate, présents en plus grande quantité et plus faciles à extraire. Autre bénéfice, et pas des moindres : les matériaux sont moins coûteux. Or, les véhicules électriques actuels sont 40% plus cher en raison du prix des métaux contenus dans les batteries électriques. En revanche, les batteries de type lithium-fer-phosphate sont issues d'une technologie moins dense que les batteries lithium-ion NMC. Résultat, l'autonomie est plus faible. Pour l'heure, seuls Tesla et les constructeurs chinois MG et BYD l'utilisent sur leurs modèles d'entrée de gamme.
Il faut donc trouver mieux, et vite. Pour cela, l'Etat a lancé un programme et équipement prioritaire de recherche (PEPR) en janvier dernier. Objectif, dégainer une enveloppe de 45,7 millions d'euros sur 6 ans pour douze projets de recherche. Cinq d'entre eux ont été présentés et les sept suivants seront annoncés à l'automne.
La batterie sodium-ion, la plus avancée
Parmi les projets, pilotés par le CNRS et le Commissariat à l'énergie atomique (CEA), deux d'entre eux sont dédiés aux batteries composées d'un électrolyte solide permettant d'améliorer le temps de charge, l'autonomie ainsi que de réduire les risques d'inflammation et d'accroître la durée de vie. Le projet de gigafactory ProLogium à Dunkerque, prévu pour 2026, devrait produire ce type de batteries. Cette technologie est loin d'être entièrement maîtrisée, à commencer par la diffusion des ions dans l'électrolyte.
La deuxième technologie étudiée est celle des batteries sodium-ion, encore plus efficaces et plus sûres. Elle permettrait de ne plus être dépendant de la Chine. Ces nouvelles batteries devraient être produites dans la Somme par l'entreprise Tiamat en 2025. La Chine, de son côté, est déjà sur le coup grâce à l'entreprise CATL. Aussi, la recherche hexagonale mise sur de nouveaux composants, plus durables et avec des performances de poids et de charge meilleures pour les futures batteries.
« Ces projets de recherche permettent d'offrir à nos industriels les meilleures chances en termes de compétitivité au niveau mondial. Dans la concurrence actuelle, il faut aller vite, trouver les bons matériaux et doter les batteries d'intelligence pour optimiser leur fonctionnement. Les outils développés dans les projets du PEPR-batteries répondent à ces défis », assure Hélène Burlet, co-pilote CEA du programme.
L'innovation ne s'arrête donc pas à de nouvelles technologies. Elle appuie également les plus anciennes en les étudiant de plus près. Les trois autres projets en cours concernent l'optimisation et la compréhension de l'utilisation des batteries électriques afin d'augmenter leur durée de vie et leurs performances.
Les industriels en première ligne
Les laboratoires de recherche, ainsi que les universités, s'appuieront sur le travail d'une centaine de chercheurs. Celui-ci permettra d'alimenter les bases de données européennes par la suite. Le projet est suivi de très près par tous les industriels de la filière, en particulier européens. Ils espèrent être les pionniers sur la production de ses futures batteries, plus performantes et plus compétitives.
À ce propos, Carlos Tavares avait d'ailleurs déclaré « qu'à défaut d'avoir des réglementations européennes neutres en termes technologiques, il faudra que la chimie reste en concurrence pour être compétitif et il faudra une technologie qui sortira de la dépendance aux matériaux rares ». C'est la raison pour laquelle toutes les gigafactories sont équipées de plateformes qui pourront se moduler selon les diverses technologies.
En outre, les constructeurs aussi travaillent sur ces nouvelles technologies en parallèle, dans leur propre centre de R&D. D'autres industriels, comme Orano, en partenariat avec le chinois XTC, fabriqueront certains composants de futures batteries à partir de celles recyclées des premières gigafactories du Nord. Une autre façon d'être compétitif, et indépendant.
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