Batterie de voiture : De quoi parle-t-on ?
Définition batterie de voiture
Une batterie de voiture ou batterie automobile, est une batterie d’accumulateurs qui permet de fournir l’énergie à un véhicule. Une batterie peut alimenter un véhicule automobile thermique sous 12 volts ou, avec un voltage supérieur, des véhicules électriques ou hybrides.
La batterie est un élément devenu complètement ordinaire dans nos vies : nos smartphones en sont équipés tout comme un grand nombre d’appareils électriques dans nos maisons. L’avantage de la batterie, c’est sa technologie ! Elle permet de récupérer l’électricité produite par une réaction chimique et ainsi faire fonctionner tous ces appareils...
La batterie voiture, précisément, est composée de différents éléments :
- deux électrodes (l'une positive dite cathode et une négative dite anode)
- l’électrolyte : une solution liquide dans laquelle baignent les électrodes
La batterie auto fonctionne alors par la réaction des électrodes plongées au contact du liquide de l’électrolyte. Un courant se crée lorsque les électrons se déplacent de l’anode à la cathode.
Aujourd’hui, il existe un grand nombre de batteries voiture : batteries au plomb, batterie lithium-ion (ou Li-ion), batterie nickel-cadmium (NiCd) ou batteries Nickel-Metal Hydrure...
Mais à ce jour, ce sont souvent les batteries lithium-ion qui monopolisent toutes les attentions car il y a des chances que cette technologie se développe énormément avec le marché de la voiture électrique.
Comment est fabriquée une batterie de voiture ?
Une batterie voiture est un assemblage d’accumulateurs et de cellules qui sont reliés pour créer un générateur électrique.
Ainsi, les cellules permettent de stocker l’énergie électrique puis de la restituer. Ces cellules sont composées de différents matériaux comme le lithium, le cobalt, le graphite, le manganèse ou encore le nickel. Ces matériaux sont des éléments rares qui nécessitent une extraction ou qui sont le fruit d’un processus de raffinage.
Les différentes cellules, en fonction de leur assemblage, des matériaux qui les composent ou de leur taille, vont déterminer la capacité de stockage d’électricité de la batterie. Cette capacité est exprimée en kWh.
Ensuite, l’assemblage des accumulateurs se fait grâce au système de contrôle des batteries d’accumulateurs (Battery Management System) qui a différents rôles, notamment le contrôle de l’état de charge ou le courant dans ou hors la batterie.
Ensuite, ce qu’on appelle le “bloc batterie” (les différents éléments de la batterie ainsi que les cellules) est installé sur un véhicule.
Quels sont les enjeux autour de la batterie voiture ?
Les batteries des voitures électriques pour changer le transport
Le marché des batteries voiture représente un enjeu économique majeur. Le marché mondial devrait exploser et être multiplié par 10 entre 2020 et 2030. La raison ? Le développement des voitures électriques. Les batteries permettent aussi d’intégrer les énergies renouvelables au mix énergétique.
En effet, pour contenir les effets du réchauffement climatique, l’Union Européenne a mis en place en 2020 une stratégie pour réduire les gaz à effet de serre. Cette stratégie inclut différents volets, notamment celui de réduire les émissions de GES du secteur du transport et de la voiture particulière.
Depuis 1990, la plupart des secteurs économiques ont diminué leur GES dans l’Union Européenne. Le transport reste la “bête noire” car plus d’un quart des rejets de la zone UE a connu une augmentation des GES issus du transport : +28% par rapport à il y a 30 ans.
En France, pour tenir les ambitions nationales et européennes, la Loi d’Orientation des mobilités (décembre 2019) vise l’interdiction des voitures qui fonctionnent à l’énergie fossile carbonée à partir de 2040.
Ainsi, la voiture électrique s’impose comme une solution d’avenir pour les transports. Son développement devra se faire à travers l’offre de batterie voiture puissante capables de conférer une grande autonomie aux voitures.
Les freins au développement des voitures à batterie électrique
À ce jour, on reproche aux voitures électriques de ne pas être compétitives par rapport aux voitures thermiques. La cause ? Leur autonomie.
L’autonomie des voitures, qui se fait grâce aux batteries, est encore inférieure aux voitures qui fonctionnent avec du diesel ou de l’essence. C’est un frein majeur à l’achat.
En France, précisément, c’est tout le parc de bornes de recharge qui doit se développer pour permettre aux voitures électriques de s’imposer.
Autre problème soulevé par les batteries au lithium utilisées dans les voitures électriques : l'impact social et environnemental des batteries. En effet, elles nécessitent jusque-là du cobalt, un composant qui fait débat d’un point de vue éthique.
Cependant, les industriels travaillent déjà à des alternatives pour des batteries plus puissantes et sans utilisation du cobalt. C’est le projet de la batterie solide ou Solid State Battery.
Comment est structuré le marché de la batterie voiture ?
La Chine, spécialiste de la batterie voiture
En 2019, près des trois quarts des cellules de batteries voiture sont produites en Chine. De même, les deux tiers des capacités de production mondiale de cathode et d’anode se trouvent sur le même territoire.
La Chine s’impose aussi dans la préparation des matières premières qui servent à la création des batteries voiture.
En effet, le nickel, le manganèse, le cobalt ou encore le lithium sont des matériaux rares qu’il faut retraiter pour les intégrer aux batteries. Or, 80% des centres qui ont la capacité de raffinage de ces minerais sont concentrés en Chine.
Au niveau de l’extraction des minerais directement, on peut citer le rôle majeur du Congo. C’est sur le sol de la République démocratique du Congo que l’on extrait le cobalt. Là aussi, la Chine s’illustre car ces mines sont contrôlées en grande partie par des entreprises chinoises.
Mais la dynamique sur le marché de la batterie voiture pourrait changer rapidement avec l’arrivée de l’Europe sur ce secteur.
Quelle place pour l’Europe sur le marché de la batterie voiture ?
Face à la surpuissance de la Chine sur le marché de la batterie voiture, la Commission européenne a lancé en 2017 une alliance entre différents pays européens. Objectif ? Bâtir une chaîne de valeur intégrée sur le sol européen pour créer des batteries 100% made in Europe.
Ainsi, on compte déjà plus de quinze projets d’usines de batteries lithium lancées en Europe. Ces projets sont lancés par des industriels : Total et PSA, Northvolt, CATL ou encore LG Chem. À ce titre, Artis participe activement au développement de ce nouveau marché innovant. En effet, nous travaillons sur les nouvelles solutions d’extraction du lithium en Europe.
L’objectif de l’Europe est de pouvoir répondre à sa demande intérieure de batteries voiture dès 2025. Avant cela, de nombreux défis restent à relever, notamment la compétitivité des prix par rapport aux batteries voiture chinoises. La question du recyclage de batteries voiture s’impose aussi. Enfin, les recherches sur la batterie tout solide devraient également constituer un bouleversement pour le secteur.
