Les accumulateurs Li-ion : composants clefs de la mobilité électrique et des énergies renouvelables

Développés et mis sur le marché par Sony au début des années 1990 pour répondre aux besoins du marché de l’électronique grand public alors en très forte expansion (baladeurs, caméscopes, téléphonie mobile, etc.), les dispositifs de stockage d’énergie électrique que sont les accumulateurs « lithium-ion » ont révolutionné la technologie des accumulateurs électrochimiques. En dépit de leur coût initial élevé – lié à la fois au choix des premiers matériaux utilisés et à leur coût de développement –, leur densité d’énergie élevée (qui conditionne l’autonomie du dispositif alimenté) leur a permis, au cours de la première phase de leur développement, de rapidement surclasser les technologies utilisées jusque-là (nickel-cadmium, Ni-MH…). Les améliorations continues apportées en termes de maturité technologique, de performances, de volumes de production, combinées à des évolutions au niveau des matériaux d’électrodes ainsi qu’à une concurrence accrue sur ce secteur ont, à partir de 2010, permis d’ouvrir une seconde phase de leur développement, en élargissant leur domaine d’applications. Des marchés réputés jusque-là inaccessibles ont été adressés, tels que la mobilité électrique. Les accumulateurs au lithium se révèlent désormais être l’outil d’un véritable bouleversement sociétal : celui de la transition des véhicules à motorisation à combustion interne utilisant des combustibles fossiles vers des véhicules tout électriques ou électrifiés (hybrides simples, hybrides rechargeables) peu émetteurs – lorsque l’électricité utilisée pour les recharger est elle-même décarbonée – de gaz à effet de serre. Ces développements s’élargiront probablement dans un proche avenir aux transports en commun et au transport lourd, et peut-être également à une part du fret maritime, démultipliant encore les volumes de fabrication, et contribuant à réduire encore les émissions de gaz à effet de serre responsables du dérèglement climatique.

Sur un marché déjà en partie verrouillé par des industriels très majoritairement asiatiques qui, depuis quinze ans, se sont patiemment préparés à cette révolution, la maîtrise de la plus grande part de la chaîne de la valeur – depuis l’extraction des matériaux d’électrodes jusqu’au recyclage en fin de vie – de la batterie Li-ion constitue un défi redoutable mais obligatoire à relever : il s’agit de réduire les risques de dépendance vis-à-vis d’un composant clef embarqué, qui représente une part très significative du coût final du véhicule (de l’ordre de 40 % en 2024). Cette exigence, qui rejoint celle relative à la reconquête d’une souveraineté industrielle nationale trop longtemps négligée en Europe, motive, de la même façon, la recherche de systèmes « post Li-ion » toujours plus performants.