Tendances émergentes en matière d'innovation mondiale en matière de batteries d'alimentation

Les pays du monde entier s’efforcent d’optimiser de manière itérative les matériaux et les structures des batteries afin de parvenir au développement d’une nouvelle génération de batteries électriques hautes performances et à faible coût d’ici 2025.

En matière de matériaux d'électrodes, la tendance générale pour améliorer la densité énergétique des batteries et réduire les coûts consiste à réduire la teneur en cobalt des matières premières et à augmenter celle en nickel, compte tenu du conflit entre la rareté des ressources et la forte demande. Les grands fabricants de batteries comme Panasonic, LG et CATL se concentrent sur les batteries à faible teneur en cobalt ou sans cobalt pour la prochaine génération de batteries. La demande croissante de haute densité énergétique due à l'électrification profonde impose des limites de capacité plus élevées pour les matériaux d'anode en graphite lithium-ion. L'association d'anodes silicium-carbone et de matériaux ternaires à haute teneur en nickel devient une tendance de développement.

En matière d'assemblage de batteries, les configurations modulaires traditionnelles n'occupent qu'environ 40 % de l'espace disponible. L'optimisation des structures de batteries repose sur des méthodes intégrées et rationalisées de cellules, de modules et de conditionnement. Des techniques telles que l'intégration directe des cellules dans les batteries (technologie CTP) ou l'intégration des boîtiers de batteries à la carrosserie du véhicule (technologie CTC) apparaissent comme des stratégies d'optimisation.

La diversification des filières technologiques des batteries électriques devrait conduire à l’application généralisée des batteries à l’état solide d’ici 2030.

Actuellement, les batteries sodium-ion en sont aux premiers stades de commercialisation, mais leur potentiel est limité par leur densité énergétique maximale. D'ici 2030, elles devraient compléter les batteries lithium-ion et trouver des applications dans le stockage d'énergie et les véhicules électriques à basse vitesse, dont les prix sont sensibles. Le développement de la technologie des batteries à semi-conducteurs s'accélère : des batteries de nouvelle génération, comme les batteries à semi-conducteurs de 500 wattheures par kilogramme et les batteries lithium-soufre, devraient arriver sur le marché à grande échelle vers 2030. Les recherches en cours sur les batteries métal-air hautes performances et les batteries métal-hydrogène à faible coût devraient déboucher sur des applications révolutionnaires après 2030.

Les efforts en matière de recyclage des batteries électriques et de gestion complète du cycle de vie devraient devenir de nouveaux obstacles technologiques à l’avenir.

L'Union européenne a promulgué la nouvelle loi sur les batteries et le nouveau programme de recherche et d'innovation pour la stratégie des batteries, fixant un « seuil écologique » pour les batteries électriques. Les obstacles stratégiques et carbone pour les batteries électriques sont susceptibles de se renforcer, soulignant l'importance croissante du recyclage des batteries, avec ses attributs stratégiques et de réduction des émissions de carbone. L'UE a explicitement déclaré que d'ici 2031, les taux moyens de récupération du cobalt, du nickel et du cuivre devront atteindre 95 %, et ceux du lithium 80 %. La mise en œuvre de ce « seuil écologique » devrait accélérer le développement des technologies de recyclage et d'utilisation des batteries dans le secteur des ressources renouvelables. De plus, l'introduction de « passeports de batteries » facilitera le partage des données et la convergence des modèles de gestion des batteries, améliorant ainsi la transparence et la traçabilité de la gestion des données du cycle de vie des batteries électriques.

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