Batteries et véhicules électriques : l’essentiel de l’actu – Janvier 2021

En pleine ébullition, le secteur des batteries pour véhicules électriques nous inonde régulièrement d’annonces et de communiqués tous plus « sensationnels » les uns que les autres. Comme d’habitude, Automobile Propre a épinglé pour vous ceux qui, ce mois-ci, nous ont semblé les plus intéressants.

Feu vert pour l’usine de batteries de Tesla à Berlin

Tesla a obtenu l’autorisation de lancer les travaux préparatoires pour son usine de batteries à Berlin. Il ne s’agit toutefois pas encore du permis de bâtir : un porte-parole du ministère de l’Économie a précisé que Tesla pouvait entamer des travaux préparatoires « à ses propres risques ».

Peu de détails sur le projet ont pour l’instant filtré, Tesla et les autorités locales étant restées muettes sur la taille, l’emplacement et le nombre d’emplois liés au projet.

Nous savons toutefois que le site devrait héberger des lignes de production pour les nouvelles cellules de type 4680 conçues par Tesla et qui équiperont les Model Y fabriquées à Berlin. Plus denses en énergie, leur coût de production sera aussi moins élevé que celui des cellules 2170 ou 18650 qui équipent aujourd’hui les voitures du constructeur californien.

Selon Teslarati, cette nouvelle gigafactory de batteries devrait être l’une des plus grandes au monde. Elon Musk aurait déclaré que sa capacité de production annuelle serait de 100 GWh. C’est presque 3 fois plus que la première gigafactory exploitée par Tesla et Panasonic au Nevada. Le patron de la marque aurait même laissé entendre que cette capacité pourrait être portée à terme à 200 voire 250 GWh.

Côté financement, il semble que le ministère allemand de l’Économie aurait introduit ce projet dans une nouvelle demande groupée adressée à Bruxelles en vue d’autoriser des aides publiques prévues dans le cadre de l’Airbus des batteries.

SVOLT ouvre les commandes pour des batteries sans cobalt

Rappelez-vous : le fabricant chinois de batteries SVOLT Energy Technology avait annoncé dès l’été 2019 la mise au point d’une technologie de batterie lithium-ion sans cobalt. Dans un communiqué publié ce 21 janvier, l’entreprise nous informe de l’ouverture des commandes pour ses cellules « cobalt-free ». Bien qu’il existe déjà des cellules sans cobalt sur le marché, elles sont essentiellement basées sur la chimie LFP (lithium-fer-phosphate) dont la densité d’énergie est légèrement inférieure à celle des cellules lithium-ion classiques du type NMC (nickel-manganèse-cobalt).

Les cathodes des nouvelles cellules de SVOLT, baptisées NMx contiendront une teneur en manganèse relativement élevée de 25 %, celle en nickel étant de 75 %. Cela permet au fabricant chinois d’affirmer que leur prix sera avantageux. Le communiqué confirme les caractéristiques dévoilées déjà en mai dernier : deux versions de cellules sont commercialisées, l’une de 115 Ah affiche une densité d’énergie de 245 Wh/kg, l’autre de 226 Ah aura une densité légèrement moindre de 240 Wh/kg.

Bien que les commandes soient ouvertes, la production n’a pas encore commencé. Elle sera lancée en juin dans l’usine chinoise de Jintan. Dès 2023, les cellules « cobalt-free » seront aussi fabriquées dans la gigafactory allemande de SVOLT qui se construit dans la Sarre.
En ce qui concerne les clients potentiels, nous savions déjà que le groupe PSA avait contractualisé cet été une commande de 7 GWh. La récente annonce nous laisse à présent entrevoir un autre partenariat. Elle précise en effet que le format des cellules prismatiques de 115 Ah (33,4 x 220 x 102,5 mm) leur permettra d’être utilisées par la plateforme MEB du groupe VW.

Hydra : un nouveau projet de recherche européen pour des batteries sans cobalt

Le Centre aérospatial allemand (DLR) et l’institut norvégien SINTEF étudient avec dix autres partenaires la mise au point de batteries lithium-ion sans cobalt. Il s’agit d’un projet de recherche européen dénommé HYDRA auquel collaborent des instituts scientifiques basés en Italie, France, Suède, Norvège, Allemagne, Roumanie, Royaume-Uni et Belgique.

Bien que les partenaires aient choisi une batterie de navire comme démonstrateur, les connaissances acquises dans le cadre du projet devraient être transférables à d’autres types de véhicules électriques comme des voitures, des camions ou des bus.

L’objectif est d’améliorer l’empreinte environnementale des batteries. Les électrodes de leurs cellules devraient être exemptes de cobalt et contenir 85 % de matières premières moins nocives pour l’environnement. Ainsi, selon le DLR, elles ne contiendraient que des matériaux « qui ne posent pas de problème » comme le fer, le manganèse et le silicium.

Texas Instruments dévoile un BMS sans fil

Élément indispensable sur tous les packs batteries, le BMS (Battery Management System) assure le contrôle et la charge des composants d’un accumulateur tout en surveillant les différents paramètres permettant de vérifier leur état. Comme on peut l’imaginer, le fonctionnement du BMS nécessite l’utilisation de nombreux câbles et fils qui relient les « modules-esclaves », les sondes et les capteurs au « cerveau » du système.

L’entreprise technologique américaine Texas Instruments (TI) vient d’annoncer le développement d’un BMS sans fil et nous pouvons facilement imaginer les avantages présentés par cette innovation que TI qualifie de « révolutionnaire ». Selon l’entreprise, sa technologie de transmission « wireless » simplifie grandement la conception et la fabrication des packs de batterie, ce qui réduit sensiblement leur coût. La sécurité du système devrait aussi être améliorée, car plus aucune connexion de câble ne peut se desserrer. Ensuite le poids du véhicule sera réduit tout comme les pannes potentielles et le recyclage de la batterie en fin de vie sera simplifié.

Mais il importe évidemment que la transmission des données soit extrêmement stable et sécurisée, car il y aurait un danger direct si la connexion sans fil ne fonctionnait pas pendant une certaine période. En aucun cas, les paramètres ne peuvent être transférés de manière incorrecte ou se perdre. TI a donc développé un nouveau protocole de communication conçu spécifiquement pour cette application et a soumis son système ainsi que les mesures prises pour exclure les erreurs à l’organisme allemand de certification TÜV Sud, lequel a validé le concept. Selon le communiqué, le protocole mis au point assure une disponibilité de réseau supérieure à 99,999 % et un redémarrage en moins de 300 millisecondes.

En conclusion, cette innovation ouvre des perspectives intéressantes à la mobilité électrique.

La production de nickel est sur les rails en Finlande

L’entreprise minière Terrafame en Finlande a obtenu l’autorisation environnementale pour l’usine de matériaux pour batteries dont elle projette l’exploitation depuis plusieurs années. Située à Sotkamo dans l’est du pays, la production, principalement axée sur les produits à base de nickel, devrait y démarrer en avril. Terrafame exploite déjà la mine de nickel de Talvivaara dont elle avait repris l’activité après la faillite en 2015 de Talvivaara Mining Company. Il s’agit de la plus grande mine de nickel de Finlande.
Dans l’usine, Terrafame prévoit de produire du sulfate de nickel et du sulfate de cobalt pour l’industrie des batteries. La production espérée permettrait de fabriquer 1 million de batteries par an.

Selon le PDG de la compagnie, Joni Lukkaroinen, l’empreinte carbone du sulfate de nickel produit par l’usine serait inférieure de plus de 60 % à la moyenne de l’industrie. « Notre but est d’améliorer la mobilité verte en fournissant des matériaux durables et responsables pour le secteur des batteries », a-t-il déclaré. Le schéma de production intégré de Terrafame – qui débute par l’extraction du minerai dans sa propre mine et se termine par la livraison des produits nécessaires à la fabrication des cellules « est un exemple unique et économe en énergie qui offre aux clients une chaîne de production des matériaux transparente, traçable et spécifiquement européenne », a-t-il ajouté.

Une recherche pour des batteries zinc-air à Münster

En Allemagne, une équipe du MEET Battery Research Center de l’université de Münster travaille au développement des batteries zinc-air. Les chercheurs ont mis au point un électrolyte qui devrait rendre ces batteries plus stables. L’équipe a récemment publié les détails de ses travaux dans la revue Science.

Les batteries zinc-air sont « presque parfaites ». Denses en énergie, elles sont sûres, peu coûteuses et ne posent pas de problèmes environnementaux. Malheureusement, leur gros défaut est d’être très instables. « Jusqu’à présent, la batterie zinc-air conventionnelle était caractérisée par une forte instabilité chimique et des réactions chimiques parasites qui, combinées à l’utilisation d’électrolytes alcalins engendraient une irréversibilité électrochimique », précisent ces scientifiques dans leur article.

Mais ils auraient maintenant développé un électrolyte aqueux, non alcalin, à base de trifluorométhanesulfonate de zinc, un sel qui « devrait remédier aux faiblesses techniques précédentes ». Cela implique une chimie réversible de peroxyde de zinc (ZnO₂)/O₂ jusqu’alors inconnue. Grâce à cette innovation, les batteries zinc-air pourraient fonctionner de manière stable pendant 320 cycles et 1 600 heures.

Albemarle doublera sa production de lithium d’ici 2025

En réponse à la croissance du marché des véhicules électriques, la multinationale américaine Albemarle projette une augmentation de sa production de lithium à Silver Peak dans le Nevada. L’entreprise investira entre 30 et 50 millions de dollars pour doubler la capacité de son usine d’ici 2025.

LG Energy Solutions devient le plus gros client de SQM

SQM, le plus important producteur chilien de lithium a conclu un contrat de livraison à long terme avec LG Energy Solution. Cette nouvelle filiale du géant chimique coréen LG Chem est devenue en 2020 le plus important producteur mondial de cellules pour batteries, coiffant la Chinoise CATL. LG Energy Solution compte notamment Renault, General Motors et Tesla parmi ses clients.

Dans le cadre de l’accord qui court de 2021 à 2029, SQM fournira de l’hydroxyde de lithium et du carbonate de lithium à l’entreprise coréenne. Le volume des commandes serait d’environ 55 000 tonnes d’équivalent carbonate de lithium (LCE).
Cela fera de LG Energy Solutions (LGES) le client de loin le plus important de SQM.