Le coût reste l’un des principaux obstacles à l’adoption des véhicules électriques. La plupart des véhicules électriques actuels se vendent à des prix plus élevés que les véhicules alimentés aux combustibles fossiles, ce qui empêche de nombreuses personnes d’en acheter un.
Cela pourrait bientôt changer. Coreshell, une start-up spécialisée dans les matériaux pour batteries, a révélé cette semaine une percée qui pourrait réduire le coût des batteries lithium-ion.
Ce ne serait pas le genre d’avancée qui débloquerait des véhicules électriques d’une autonomie de 500 milles, mais peu de gens ont besoin de ce genre de capacité. Si l’approche de Coreshell peut s’avérer utile, elle pourrait ouvrir la voie à des batteries moins chères et indépendantes de la Chine.
Les prévisions concernant des véhicules électriques moins chers comptent sur un flux constant d’améliorations technologiques, notamment de meilleurs matériaux pour les batteries. Le silicium a le potentiel de remplacer le graphite dans l’anode, la borne négative d’une batterie lithium-ion. Le silicium et le graphite acceptent et stockent les ions lithium lorsqu’une batterie est en charge. Même si le silicium peut en contenir beaucoup plus, il présente un inconvénient.
Lors de la charge, les anodes ont tendance à gonfler. Les anodes en graphite sont simplement un peu gonflées et elles sont en plus assez élastiques. Mais lorsque les anodes en silicium se chargent, elles peuvent gonfler comme des ballons jusqu’à atteindre plusieurs fois leur taille d’origine. Sans quelque chose pour compenser cela, l’anode peut s’effondrer après des cycles successifs de charge et de décharge.
Pourtant, le potentiel du silicium pour améliorer les batteries incite plusieurs startups à travailler pour résoudre ses problèmes. La plupart des approches impliquent des structures microscopiques spécialisées pour s’adapter à la propension du silicium à se développer. Pour fabriquer leurs formulations exclusives, ces sociétés utilisent une version plus raffinée et plus coûteuse du métal. En conséquence, les anodes en silicium ont jusqu’à présent été ciblées sur des marchés où la prime de prix peut plus facilement être absorbée, notamment l’électronique grand public et les véhicules électriques haut de gamme.
Coreshell s’était auparavant concentré sur les revêtements qui ralentissaient la dégradation de divers matériaux de batterie, mais la société se consacre désormais au silicium. « Il y a deux ans, nous avons réalisé une percée dans le silicium de qualité métallurgique », a déclaré le co-fondateur et PDG Jonathan Tan à TechCrunch. Le revêtement est élastique, aidant à maintenir le matériau ensemble tout au long des cycles de charge et de décharge, et empêchant également la dégradation en surface, a-t-il ajouté. « Ce sera la chose que nous nous efforçons de mettre sur le marché et que nous commercialiserons à partir de l’année prochaine. »
Le silicium de qualité métallurgique est non seulement moins cher que les options de pureté plus élevée, mais il représente également environ la moitié du coût du graphite généralement utilisé dans les batteries lithium-ion, a déclaré Tan jeudi lors d’une présentation au séminaire international sur les batteries. Coreshell a signé un accord cette semaine avec le producteur de métaux Ferroglobe pour la fourniture du matériau.
Il y a aussi des conséquences géopolitiques. Les trois quarts de la chaîne d’approvisionnement mondiale en anodes de graphite passent par la Chine, selon Benchmark Mineral Intelligence. Cela a mis les fabricants de batteries et les constructeurs automobiles dans une situation difficile. Pour bénéficier de crédits d’impôt sur les véhicules électriques, l’Inflation Reduction Act exige qu’un pourcentage minimum de matériaux de batterie provienne de sources nationales ou de pays avec lesquels les États-Unis ont un accord de libre-échange ; cette part devrait atteindre 90 % en 2028.
Étant donné que le silicium peut stocker beaucoup plus d’énergie, les batteries de capacité équivalente nécessitent moins de matériaux que le graphite. Dans ces conditions, Coreshell estime que les États-Unis devraient disposer de suffisamment de silicium métallurgique pour répondre à la demande. Et comme le silicium métallurgique coûte également moins cher que le graphite, il a le potentiel de supplanter complètement le graphite chinois.
Le premier produit de Coreshell sera une anode en silicium associée à une cathode au lithium-fer-phosphate (LFP). Les cathodes LFP sont moins chères et plus sûres que d’autres produits chimiques utilisés dans les véhicules électriques, tels que le nickel-manganèse-cobalt (NMC), et les ingrédients sont plus largement disponibles en dehors de la Chine. Pour cette raison, les constructeurs automobiles ont repensé le LFP, mais ils ont hésité à le déployer à grande échelle car il stocke moins d’énergie que le NMC.
Cependant, lorsqu’elle est associée à une anode en silicium, la disparité devrait disparaître. Coreshell prédit que ses anodes en silicium pourraient même donner au LFP un avantage sur les cellules NMC traditionnelles dotées d’anodes en graphite.
Premièrement, Coreshell doit faire évoluer et commercialiser sa technologie, ce qui n’est pas une tâche sans conséquence. Son marché initial sera la mobilité électrique, comprenant les vélos électriques, les scooters électriques et les buggies électriques. (La société a un accord avec la réincarnation de Meyers Manx, qui a fabriqué le buggy emblématique des années 1960 du même nom.) Pour l’instant, la société fabrique son propre matériel, mais elle n’est pas opposée à une collaboration plus étroite avec les fournisseurs, peut-être sous licence. sa technologie.
Entre-temps, Coreshell franchira les étapes de qualification rigoureuses requises pour devenir un équipementier automobile. Tan a déclaré que son entreprise prévoyait de fournir des échantillons A à ses partenaires en 2025 et espérait être dans un véhicule électrique d’ici la fin de la décennie. D’ici 2025, ses concurrents Sila et Group14 espèrent être en production commerciale. Certes, leurs matériaux d’anode en silicium coûteront plus cher, mais ils bénéficieront de l’échelle et de l’expérience nécessaires pour réduire les coûts.
Pour les constructeurs automobiles, la perspective d’avoir un choix est séduisante. Toutes les avancées en matière de batteries ne sont pas validées, et si le lithium-ion veut poursuivre sa progression sur la courbe des coûts, il lui faudra plus d’une approche pour réaliser les progrès progressifs sur lesquels compte l’industrie automobile.