La Suisse joue des coudes dans la course aux batteries

L’essentiel en trois points :

1. D’ici à 2040, nous aurons globalement besoin de solutions de stockage d'énergie équivalentes à 50 fois la capacité du marché actuel.

2. La production de batteries est aujourd’hui massivement dominée par l’Asie. La Suisse s’est récemment dotée d’un centre de recherche et d’innovation dédié, dont le potentiel en termes de création de valeur locale s’avère prometteur. Dans le cadre du fort développement de la mobilité électrique, l’enjeu pour les filières automobiles européennes est central.

3. Les solutions technologiques bidirectionnelles existent, il reste cependant à créer le cadre légal permettant de déployer ces dispositifs à large échelle afin d’équilibrer le réseau entre mobilité électrique, production durable décentralisée et batteries.

Pierre angulaire de la transition, la capacité à stocker l'énergie durable doit faire un pas de géant. Une condition nécessaire pour parvenir à combler le gap saisonnier de la filière solaire. En effet, selon l’étude menée conjointement par l’Office européen des brevets et l’Agence internationale de l’énergie, d'ici à 2040, nous aurons globalement besoin de solutions de stockage d'énergie équivalentes à 50 fois la capacité du marché actuel.

Un marché dominé par l'Asie, où 90% des batteries utilisées dans le monde sont actuellement produites. Si l'enjeu est d'abord durable, il est aussi économique. Challenge : en finir avec la dépendance énergétique et industrielle de l'Europe. Et dans cette course stratégique et de résilience, la Suisse se positionne, notamment avec son nouveau centre d'innovation dédié aux solutions d'avenir pour les batteries au CSEM, à Neuchâtel.

Inauguré l'année dernière sur une surface de 400 m², le Battery Innovation Hub (BIH) regroupe notamment des équipes interdisciplinaires aux compétences multiples dans les domaines de la chimie, de la physique et de différentes branches d’ingénierie. Un vaste éventail de compétences représentées dans l'optique de pouvoir couvrir l’ensemble de la chaîne de valeur sous un seul toit, à savoir le développement de nouvelles solutions de chimie et d’interfaces ainsi que l’analyse et le contrôle intelligent des batteries. Le BIH affiche par ailleurs des ambitions de croissance soutenues dans ses activités de recherche et d'innovation en prévoyant d'employer plus de 50 personnes d'ici à 2026. Parmi ses différents objectifs, le centre travaille notamment sur la fabrication de batteries plus performantes et plus sûres destinées à la mobilité électrique, en se concentrant sur l'élimination des produits inflammables. Un positionnement centré sur la mobilité qui a du sens puisque 90% du marché de la batterie devrait concerner les véhicules électriques d'ici à 2030, contre plus de 50% à ce jour.

Mission double

Dans le contexte actuel, se doter d'un tel centre n'est pas anodin. En particulier si l'on considère la course économique et industrielle qui sous-tend le vaste domaine des énergies renouvelables. Comme pour la production de panneaux photovoltaïques, celle des batteries est largement dominée par l'Asie. En pleine expansion, le secteur de la mobilité électrique fait fortement augmenter nos besoins en matière de batteries. Pour donner quelques chiffres, environ 6,5 millions de voitures électriques ont été fabriquées dans le monde en 2022. Et sur ce volume, 90% des batteries ont été produites en Asie.

Pour Andrea Ingenito, codirecteur du BIH, l'enjeu en termes de production de batteries est double. « Il s'agit d'une part de trouver des solutions innovantes pour améliorer leur performance et leur niveau de sécurité tout en réduisant les coûts de production et, d'autre part, il est crucial de maintenir la compétitivité de l'industrie automobile européenne. Pour rappel, l’UE a approuvé la fin des ventes de voitures neuves à moteur thermique en 2035. Par conséquent, toutes les filières concernées, dont de nombreuses entreprises suisses actives dans la production de composants automobiles, vont devoir renouveler leur modèle d'affaires. Parallèlement à nos travaux de recherche et d'innovation, nous sommes donc actifs auprès des acteurs économiques pour les accompagner dans cette transformation. On peut aussi rappeler que, historiquement, la batterie au lithium-Ion est d'abord une technologie issue de recherches européennes et américaines avant que l'Asie n'excelle dans sa production. »

Ligne de production suisse

Au CSEM, le BIH offre des solutions innovantes sur toute la chaîne de valeur en travaillant sur le développement de nouveaux matériaux, le processus de fabrication et l'intégration d’intelligence pour une meilleure gestion des batteries. Le centre s'apprête par ailleurs à investir dans la construction d'une ligne de production en salle sèche, destinée à fabriquer des prototypes de batteries de nouvelle génération. Objectif : démontrer le potentiel de leur développement de dispositifs plus proches de ceux déjà commercialisés. Concernant la batterie en elle-même, l'idée consiste à développer des modèles à électrolyte solide (n.d.l.r. l'électrolyte agit en tant que conducteur pour faire circuler les ions électriques entre les plaques positives et négatives lorsque la batterie est en cours de charge ou de décharge). Contrairement aux batteries à électrolyte liquide - les plus répandues actuellement - celles à électrolyte solide permettent d’augmenter la densité d’énergie grâce à l'utilisation de matériaux offrant une capacité de stockage plus élevée (comme les Li-métaux) et d'améliorer la sécurité puisqu'on évite les risques de fuite et d'incendie en cas d'accident.

« Une batterie comprend de nombreux paramètres », poursuit Andrea Ingenito. « Sa densité d'énergie, le nombre de cycles de charges qu'elle peut supporter, son temps de charge, son niveau de sécurité ou encore son coût de production en sont autant d'exemples. L'objectif étant de trouver le meilleur compromis entre tous ces aspects qui restent interdépendants. »

Batteries et stabilisation du réseau

Outre leur fonction évidente de stockage d'énergie, les batteries doivent aussi permettre d'équilibrer le réseau électrique, soumis à des dynamiques et des contraintes complexes en raison de la décentralisation de la production, en grande partie avec le fort développement du solaire. Brice Brancaz, responsable produit photovoltaïque chez Romande Energie, rappelle d'ailleurs que, dans ce cadre, la mobilité électrique représente un vecteur important.

« Dans le domaine de la mobilité, l'enjeu concernant les batteries est en effet de pouvoir agir sur le réseau. L'idée consiste, à l'aide de bornes de recharge bidirectionnelles, à pouvoir recharger son véhicule lors des pics de production d'énergie solaire pour éviter que le réseau ne sature. Et à l'inverse, de réinjecter de l'énergie à d'autres moments, par exemple lors des pics de consommation en fin de journée. Concrètement, nous disposons de la technologie, les fabricants ayant déjà mis au point des solutions dans ce sens. Il reste cependant à faire évoluer le cadre légal pour encourager et étendre ces pratiques. Des conditions cadres qui pourront par ailleurs être développées et déployées plus rapidement avec le soutien de la nouvelle loi pour l'électricité (Mantelerlass) ».