VAI ELETTRICO | LE PROJET « BATTERY 2030+ » PREND SON ENVOL

L’Union européenne mise sur les batteries du futur

Voici la feuille de route de Battery 2030+. L’Europe mise sur elle-même et sur la capacité de son industrie à rattraper le retard qu’elle a accumulé dans la chaîne de valeur des batteries de nouvelle génération, notamment celles destinées au secteur automobile. L’initiative de recherche « Battery 2030+ » est la partie la plus innovante du projet European Battery Alliance (EBA, Alliance européenne des batteries) . L’objectif est de développer « les batteries durables du futur et de permettre à l’Europe d’atteindre les objectifs fixés par le Green Deal européen ».

UN MARCHE DE 250 MILLIARDS D’EUROS EST EN JEU

La transition énergétique se joue également autour de la gestion de l’énergie et de notre capacité à la stocker et à l’utiliser lorsque cela est nécessaire. Les batteries se trouvent ainsi au cœur d’un marché estimé à 250 milliards d’euros d’ici à 2025, actuellement monopolisé par les fabricants asiatiques. L’UE compte donc accroître sa part, qui n’est aujourd’hui que de 5 %. La demande émane surtout du secteur automobile, activement engagé dans le nouveau défi des voitures électriques.

La transition vers la mobilité électrique est l’un des objectifs définis par l’Union européenne afin de réduire sa consommation d’énergies fossiles, qui s’élève chaque année à 275 millions de tonnes, essence et diesel cumulés. Selon le rapport Energy Transition Outlook 2019, réalisé par DNV GL, en 2032, les véhicules entièrement électriques pour le transport de personnes représenteront la moitié du total vendu dans le monde. Le coût des batteries devrait diminuer de façon considérable : elles coûtent aujourd’hui 156 dollars pour chaque kWh, alors qu’elles coûtaient 1 000 dollars par kWh il y a seulement dix ans. Mais elles représentent encore plus d’un tiers de la valeur du véhicule. Selon Bloomberg New Energy Finance, nous devrions atteindre le prix de 100 dollars/kWh en 2023, ce qui permettra de proposer des voitures électriques aux mêmes prix que les voitures thermiques.

NE PAS LAISSER LES RENES A L’ASIE

Faute d’une véritable industrie européenne en matière de batteries, les constructeurs du Vieux Continent sont eux aussi contraints de s’approvisionner en Asie. Si à court terme, avec les technologies dont nous disposons actuellement, tout cela semble inévitable, les choses pourraient changer avec l’évolution technologique attendue au cours de la décennie à venir. Mais nos concurrents sont déjà sur le pont. Samsung, l’un des plus grands fabricants au monde, a par exemple annoncé avoir mis au point un prototype de batterie solide capable d’assurer une autonomie atteignant jusqu’à 800 km, avec un volume inférieur de 50 % à celui des batteries au lithium-ion conventionnelles.

La feuille de route de Battery 2030+, tout juste définie, met en avant les objectifs clés, qui sont : réaliser des batteries plus propres, émettant moins de CO₂ et nécessitant moins de matières premières critiques, à des prix plus accessibles, offrant de meilleures performances et entièrement recyclables. C’est le centre de recherche et de développement Fraunhofer pour l’électromobilité, au sein du Fraunhofer ISC de Wurtzbourg, qui coordonne le projet. « Actuellement, grâce à notre savoir-faire relatif aux matériaux et aux processus de production, nous participons à une douzaine de projets collaboratifs nationaux et européens concernant le développement des batteries », affirme Henning Lorrmann, directeur du Centre de recherche et de développement Fraunhofer.

Le groupe principal, constitué de 17 organisations provenant de 9 pays européens, est coordonné par Kristina Edström, professeure de chimie minérale à l’Université d’Uppsala. L’initiative est en partie financée par le programme de recherche européen Horizon 2020. L’Italie est représentée par l’École polytechnique de Turin, en la personne de Silvia Bodoardo, professeure de chimie.

TROIS DOMAINES : LES MATERIAUX, L’ELECTRONIQUE ET LE DEVELOPPEMENT DURABLE

La feuille de route de l’initiative de recherche identifie trois axes :

• L’amélioration des matériaux actifs et des composants des batteries;
• L’intégration de fonctionnalités;
• La fabricabilitéet la recyclabilité.

Le premier axe porte sur la recherche et le développement des meilleures interfaces entre électrode et électrolyte. Il est crucial de collecter des données réelles concernant les cycles de vie des batteries. C’est la raison pour laquelle Battery 2030+ peut s’appuyer sur Big Map (Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform) afin de développer une base de données européenne partagée.

Le deuxième axe concerne la mise en place de fonctionnalités intelligentes afin d’accroître la durée de vie et la sécurité des batteries. Il s’agit là de développer des capteurs en mesure de détecter les réactions chimiques et électrochimiques, permettant ainsi de suivre de façon continue l’état et la sécurité des batteries, ainsi que de permettre à la cellule de s’auto-réparer. Il s’agit donc de créer des batteries intelligentes en intégrant de nouvelles technologies de détection au sein du système de gestion de la batterie, le véritable cerveau de l’accumulateur. « La conception et le développement des batteries entrent dans une ère numérique », déclare Kristina Edström, qui gère le projet « 2030+ ».

Enfin, des zones transversales de fabricabilité et de recyclabilité des batteries doivent alimenter, dès le départ, le processus de découverte et de développement de matériaux pouvant être fabriqués et recyclés de façon durable, non pas pour leur coût, mais pour leur impact environnemental.

L’ITALIE SUR LE TERRAIN, AVEC L’ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE TURIN

Le seul organisme actuellement impliqué pour l’Italie est l’Electrochemistry Group du Département de sciences appliquées et de technologie de l’École polytechnique de Turin, dirigé par Silvia Bodoardo. Toutefois, de nombreuses entreprises italiennes sont mobilisées et participent aux différents projets : Fpt Industrial, Comau, Piaggio, Cnh Industrial, le Centre de recherche Fiat, Lithops (du groupe Seri, la seule entreprise italienne produisant des électrodes pour les cellules lithium-ion), Archimede Energia, Manz, GM, Fev, Mavel, Kaitek Flash Battery.

Enea devrait également s’ajouter à cette liste lors du deuxième appel lancé en janvier (le premier s’achèvera en mai). En attendant, l’École polytechnique de Turin a ouvert un master européen dédié aux technologies d’accumulation, l’un des premiers du continent.