Alors que les constructeurs automobiles se précipitent pour développer des voitures électriques à batterie, ils sont constamment en lice pour tout ce qui leur donnera l’avantage sur leurs rivaux.
Après avoir annoncé qu’il prévoyait de produire ses batteries « à semi-conducteurs » dès 2027, Toyota a dévoilé mardi ses ambitions de diviser par deux la taille et le coût des blocs d’alimentation de ses véhicules électriques pour les rendre plus sûrs et leur permettre de se recharger plus rapidement.
Mais malgré l’optimisme du groupe automobile japonais, cette technologie de batterie sacrée a longtemps échappé à l’industrie.
Plus petit, plus léger, plus sûr et plus rapide
De la Tesla la plus chère à la Fiat la moins chère, les véhicules électriques actuellement sur le marché utilisent des batteries à électrolytes lithium-ion liquides.
L’électrolyte permet au courant de traverser la batterie entre les deux électrodes – l’anode et la cathode – générant de l’énergie.
Mais les véhicules électriques qui fonctionnent avec des batteries liquides présentent plusieurs lacunes bien documentées, comme être très lourds et prendre beaucoup plus de temps à recharger que les voitures à essence pour faire le plein. Ils peuvent également prendre feu, surtout si les batteries surchauffent.
La technologie dite des batteries à semi-conducteurs, qui utilise un électrolyte solide, a le potentiel de répondre à ces préoccupations.
Les batteries peuvent contenir beaucoup plus de puissance, ce qui les rend plus petites sans compromettre la portée. Ils sont capables de se recharger très rapidement sans chauffer, ce qui les rend beaucoup plus sûrs.
Toyota a déclaré qu’il s’attendait à ce que son VE alimenté par des batteries à semi-conducteurs ait une autonomie de 1 200 km – plus du double de la portée de son VE actuel – et un temps de charge de 10 minutes ou moins.
Où l’anode et la cathode se rencontrent
Malgré des années d’investissements mondiaux, la technologie est encore naissante.
Fixer une chronologie précise est donc difficile.
Toyota dit qu’il pense pouvoir commercialiser la technologie dans un véhicule d’ici 2027. Bien que ce ne soit que dans quatre ans, il remplace un objectif précédent de 2025 que le constructeur automobile avait initialement fixé en 2017, puis réaffirmé en 2021, lorsqu’il a déclaré qu’il pensait qu’il pourrait utiliser les batteries dans un modèle hybride.
« La haute direction. . . m’a demandé si nous pouvions vraiment le faire [by 2027]», a déclaré mardi Keiji Kaita, le plus grand expert en batteries de Toyota et président de son centre de recherche et développement pour la neutralité carbone. « Mais je leur présente des preuves pendant que nous y travaillons. »
Pourtant, malgré sa confiance, les chercheurs en batteries ont été témoins d’horaires repoussés encore et encore.
« De nombreux développeurs ont dit » dans cinq ans « au cours des 10 dernières années », a déclaré Victoria Hugill, analyste de recherche sur les batteries au cabinet de conseil Rho Motion.
Les experts s’attendent également à ce que les batteries semi-solides atteignent une utilisation commerciale plus tôt que les batteries entièrement solides.
Le principal défi pour les développeurs de batteries à semi-conducteurs est d’obtenir un contact solide entre les électrodes – où les ions lithium sont stockés – et les électrolytes qui facilitent le mouvement entre eux, a-t-elle ajouté.
Shirley Meng, professeur de batterie à l’Université de Chicago, a déclaré lors d’une conférence du Financial Times que les batteries à semi-conducteurs devaient également fonctionner à une certaine pression « pour fonctionner à leur niveau optimal », ce qui reste un défi technologique pour les fabricants. « Cela doit être résolu avant que la technologie ne puisse vraiment décoller », a-t-elle ajouté.
À la recherche de l’avance technologique
Toyota a longtemps résisté à l’adoption de voitures entièrement électriques comme l’ont fait ses plus grands rivaux tels que VW et Ford.
Il fait valoir qu’ils sont trop chers pour les marchés en développement, que la recharge sera difficile dans les pays dotés de réseaux électriques médiocres et que l’utilisation des ressources mondiales limitées en lithium dans les hybrides réduira plus rapidement les émissions globales.
Cependant, la technologie à semi-conducteurs, qui est beaucoup plus coûteuse à produire que les systèmes de batterie traditionnels et nécessite toujours de l’énergie pour se recharger, ne semble pas répondre à toutes ces préoccupations.
Alors que la concurrence pour développer des batteries à semi-conducteurs s’intensifie, arriver sur le marché en premier aiderait certainement Toyota à prendre un avantage dans un segment où il a été plus lent que ses rivaux à déployer des modèles.
Le groupe japonais affirme que son expérience de 20 ans avec les batteries hybrides l’aidera à développer de meilleurs véhicules électriques. Cependant, son déploiement majeur de véhicules électriques ne devrait pas commencer avant le milieu de cette décennie.
Malgré la fanfare autour de son annonce, les dirigeants de Toyota eux-mêmes insistent sur le fait qu’ils ne misent pas uniquement sur les batteries à semi-conducteurs et s’attendent à ce que de nouvelles percées technologiques soient réalisées avec les batteries lithium-ion liquide.
« Nous ne considérons pas les batteries à semi-conducteurs comme la solution ultime », a déclaré le directeur de la technologie de Toyota, Hiroki Nakajima.
La concurrence des batteries à semi-conducteurs s’accélère
Sans surprise, de nombreux constructeurs automobiles investissent dans la technologie, espérant voler la vedette aux véhicules électriques. BMW a déclaré qu’il commencerait à tester des cellules à semi-conducteurs cette année, avec un véhicule de développement provisoirement attendu avant 2025. Cependant, il ne s’attend pas de manière réaliste à une fabrication grand public avant la fin de la décennie.
Nissan a déjà dévoilé un prototype d’installation de batteries au Japon alors qu’il travaille à produire un véhicule utilisant la technologie en 2028, un an après le dernier objectif de Toyota. La société a déclaré qu’elle prévoyait de réduire les coûts de la batterie à 75 $ par kilowattheure en 2028 et à 65 $/kWh plus tard, ce qui rendrait ses véhicules électriques au même prix que les véhicules à essence.
Kaita de Toyota a ajouté que la société viserait à résoudre le problème du coût élevé en simplifiant le nombre de processus nécessaires pour fabriquer des matériaux de batterie.
Des start-up telles que QuantumScape, qui est soutenue par Bill Gates et Volkswagen, ont également développé une technologie de batterie à semi-conducteurs.
En 2015, le fabricant d’aspirateurs Dyson a acheté Sakti3, une start-up à semi-conducteurs, qui, selon lui, l’aiderait à percer dans l’industrie automobile. Les retards de la technologie ont été l’une des raisons pour lesquelles, en 2019, il a retiré son projet de fabriquer un véhicule.
Pourtant, la société a continué à développer son système de batteries et construit une usine à Singapour qui devrait produire une certaine forme de batteries non liquides à partir de 2025, ce qui suggère qu’elle a déjà fait une percée significative.
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Afficher ses ambitions
Depuis la nomination d’un nouveau président en avril, Toyota a cherché à réorganiser son image de retardataire en matière de véhicules électriques, suite à la pression des actionnaires pour expliquer comment il prévoit de rester en tête dans la course mondiale aux véhicules à batterie.
En juin, le constructeur automobile japonais a emmené les journalistes dans une rare visite de son centre technique près du mont Fuji, où il a présenté non seulement ses ambitions pour les batteries lithium-ion à semi-conducteurs et liquides de nouvelle génération, mais également de nouvelles méthodes de fabrication qui le rendront plus simple. et plus rapide pour produire des véhicules électriques.
« Nous ne sommes pas très doués pour nous promouvoir et parce que nous sommes excessivement prudents, les gens se rendent seulement compte que nous travaillions [on a certain technology] une fois le produit terminé », a déclaré Kaita, révélant que la société avait déjà fait des percées précoces dans les problèmes de durabilité des batteries à semi-conducteurs il y a trois ans.
Les dirigeants ont habituellement révélé peu de détails sur sa « percée technologique », Nakajima disant seulement que l’entreprise avait trouvé un matériau prometteur pour les batteries à semi-conducteurs.
Cela a conduit certains actionnaires à remettre en question les progrès de Toyota, affirmant qu’un manque de détails sur la « percée » spécifique ne les a pas laissés convaincus qu’elle pourrait atteindre l’objectif d’ici 2027, et demandant si l’annonce visait simplement à apaiser les inquiétudes des investisseurs concernant son Approche EV.
Pourtant, Toyota reste fixé sur la date. « 2027 sera un défi pour nous », a déclaré Nakajima, « mais ce n’est pas que nous n’avons aucune base [for the date].”
Reportage supplémentaire d’Eri Sugiura et Harry Dempsey à Londres