Les batteries à électrolyte solide de Toyota : vers une autonomie sans précédent

Les batteries au lithium à électrolyte solide sont l’une des technologies les plus prometteuses, susceptibles de modifier complètement l’industrie automobile. Contrairement aux batteries lithium-ion classiques, qui utilisent des électrolytes liquides, celles-ci utilisent un électrolyte à l’état solide dans lequel le lithium se déplace. Ce matériau conducteur solide offre des améliorations significatives dans des domaines clés tels que l’autonomie, la densité énergétique et la sécurité.

Cet engagement vers une technologie plus avancée et durable pourrait non seulement redéfinir les standards de mobilité électrique mais aussi ouvrir la voie à de nouvelles applications dans divers secteurs. Découvrez comment Toyota prévoit de transformer le futur des véhicules électriques et quels acteurs bénéficieront de cette avancée technologique.

Cependant, ils sont confrontés à des défis qui n’ont pas encore été résolus : la stabilité de l’électrolyte et le coût de production sont les plus importants. Plusieurs projets de recherche progressent pour les résoudre. Par exemple, le partenariat entre Factorial et Stellantis développe un prototype de batterie à l’état solide qui pourrait fournir jusqu’à 30 % de densité énergétique en plus par rapport aux cellules au lithium conventionnelles, ce qui permettrait d’augmenter l’autonomie de 50 % tout en réduisant le poids et l’encombrement.

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La feuille de route de Toyota pour les batteries solides

L’année dernière, Keiji Kaita, le gourou des batteries et président du centre de développement de l’ingénierie avancée de Toyota, a décrit la voie que l’entreprise japonaise suivra au cours de la prochaine décennie. Le processus débutera en 2026 avec des batteries lithium-ion de nouvelle génération qui doubleront l’autonomie de celles utilisées aujourd’hui, par exemple dans la bZ4X. Elles coûteront 20 % de moins, auront une autonomie de 1 000 km et pourront être rechargées de 10 % à 80 % en moins de 20 minutes.

La batterie bipolaire lithium-fer-phosphate arrivera vers 2026 ou 2027. Elle augmentera l’autonomie de 20 % et réduira le coût de 40 %, grâce à l’utilisation de la chimie LFP. Les batteries lithium-ion bipolaires à base de nickel arriveront sur le marché entre 2027 et 2028. Elles amélioreront l’autonomie de 10 % et coûteront environ 10 % de moins.

Parallèlement, Toyota développera des batteries à électrolyte solide qui commenceront à arriver au cours de la seconde moitié de cette décennie. Elle espère qu’elles seront prêtes en 2027 ou 2028. Elles offriront 20 % d’autonomie en plus, soit jusqu’à 1 200 km. Il ne faudra pas plus de 10 minutes pour les recharger.

Enfin, la deuxième génération de batteries solides arrivera après 2028 avec 50 % d’autonomie en plus, ce qui signifie, en pratique, jusqu’à 1 500 km d’autonomie.
Le Toyota LQ Concept avec des batteries solides testées sur les pistes d’essai de Toyota.
Toyota a investi 14 milliards de dollars dans la recherche sur la technologie des batteries.

Les bénéficiaires de la technologie des batteries solides

Un rapport de Mobeen Tahir, directeur des solutions tactiques et de l’analyse macroéconomique chez WisdomTree, souligne le rôle important que les batteries à électrolyte solide pourraient jouer sur le marché des véhicules électriques et réfléchit aux bénéficiaires d’une technologie aussi révolutionnaire. Selon lui, ils sont essentiellement les suivants.

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Les consommateurs

L’autonomie reste l’un des principaux obstacles pour ceux qui envisagent de passer à une voiture électrique. Selon une enquête récente menée par Recurrent, 76 % des futurs propriétaires de VE sont préoccupés par l’autonomie, bien que ce chiffre tombe à environ 59 % parmi les propriétaires actuels. L’amélioration de l’autonomie, l’extension du réseau de recharge et la réduction des temps d’immobilisation sont sans aucun doute les trois piliers sur lesquels la mobilité électrique doit s’appuyer.

Matières premières

Les deux types de batteries étant à base de lithium, les matériaux utilisés dans les batteries à l’état solide et ceux utilisés dans les batteries à électrolyte liquide ont des points communs. Les producteurs de matières premières essentielles, telles que le lithium et le manganèse, entre autres, bénéficieront de l’adoption accrue de cette technologie.

Constructeurs automobiles

En octobre 2023, les ventes mondiales de véhicules électriques rechargeables ont atteint 1,3 million d’unités. Les constructeurs chinois dominent ce marché avec les 20 modèles les plus vendus. Cependant, Toyota, l’un des principaux constructeurs automobiles au monde, ne figure sur aucune de ces listes, bien qu’il ait été un pionnier dans la mise en œuvre de moteurs hybrides.

Le constructeur japonais a suivi une stratégie différente, plus sobre, qui l’a conduit à abandonner une première génération de véhicules dont les batteries ne permettaient pas de quitter la ville. Cependant, tout en maintenant ses systèmes hybrides comme pilier de la marque et en défendant d’autres options technologiques, il est entré en compétition dans une deuxième et une troisième génération de véhicules dont les batteries seront beaucoup plus évoluées.

Si une partie de cette évolution peut être attribuée à un contexte macroéconomique plus favorable, comme la dépréciation du yen pour les exportateurs japonais, la trajectoire du cours de l’action Toyota en 2023, en particulier au second semestre, suggère que les marchés ont commencé à percevoir l’entreprise plus favorablement après l’annonce de ses intentions en matière de développement de batteries à l’état solide.

Tous les constructeurs automobiles sont intéressés par cette technologie et n’hésiteront pas à l’intégrer. Les progrès réalisés par l’un d’entre eux profiteront aux autres. Par exemple, en octobre de l’année dernière, NIO a soumis une demande au gouvernement chinois pour ajouter des batteries à l’état solide à 11 de ses modèles.
Toyota refuse pour l’instant d’entrer sur le marché des voitures électriques bon marché.
L’offre de Toyota en matière de voitures électriques est actuellement très limitée, bien que sa stratégie en la matière couvre une gamme très complète.

Technologies émergentes

Cette innovation pourrait également être à l’origine d’autres technologies, telles que l’échange de batteries. Par exemple, pour un opérateur de bus électrique, l’utilisation de cette option pour réduire le temps d’immobilisation du bus une fois sa batterie épuisée n’est pas pratique en raison de la taille des batteries. Toutefois, une batterie plus petite, éventuellement dotée d’une structure modulaire, faciliterait l’échange, ce qui serait particulièrement avantageux pour les véhicules commerciaux.

L’échange de batteries peut également contribuer à réduire le prix d’achat initial des véhicules électriques, qu’il s’agisse de voitures particulières ou de véhicules utilitaires de plus grande taille. D’une part, parce que des batteries plus petites peuvent être incorporées pour couvrir le même nombre de kilomètres. D’autre part, si le partage devient populaire, les acheteurs seront propriétaires du véhicule, mais pas de la batterie. En souscrivant à un service de location, non seulement le coût de la propriété sera réduit, mais le souci de la durée de vie sera également réduit.

Les investisseurs

Les investisseurs considèrent que les batteries solides ont un potentiel énorme pour devenir une technologie de rupture qui modifie positivement la mobilité grâce aux véhicules électriques. Mais son application va bien au-delà, dans d’autres secteurs tels que les appareils électroniques avec lesquels nous interagissons tous les jours ou les appareils médicaux.