SMM, 12 janvier – Actualités :
Points clés : À l'étranger, les batteries à l'état solide présentent un paysage où les sulfures dominent, les oxydes visent le haut de gamme et les polymères explorent des voies alternatives. Les entreprises japonaises et sud-coréennes disposent des technologies les plus matures ; Toyota, Samsung et SK On prévoient une production de masse entre 2026 et 2029, mais des retards sont probables. Les entreprises américaines, portées par les capitaux, manquent de feuilles de route claires pour la commercialisation ; l'Europe se concentre sur les applications haut de gamme. Les principaux goulots d'étranglement résident dans la dégradation de l'impédance interfaciale, les performances à basse température et les coûts de production de masse. La bataille décisive entre les routes technologiques est attendue après 2030.
La course mondiale aux batteries à l'état solide a dépassé le stade de la validation de concept en laboratoire et entre dans une fenêtre critique d'« ingénierie-industrialisation ». D'après la stratégie de près de 30 entreprises étrangères, le secteur présente trois caractéristiques majeures : des routes technologiques diversifiées, des factions régionales et des calendriers de production de masse très convergents. Initialement, les premiers produits commerciaux étaient attendus entre 2026 et 2029, mais en raison de la maturité technique et du contrôle des coûts, leur arrivée est maintenant projetée entre 2030 et 2035.
I. Routes technologiques : Les sulfures dominent, les oxydes ciblent le haut de gamme, les polymères explorent de nouveaux scénarios
Les entreprises étrangères présentent clairement un schéma où « les sulfures sont majoritaires, les oxydes pour le haut de gamme et les polymères cherchent leur niche ».
Les routes à base de sulfure, représentées par Toyota, Samsung SDI, LG Chem, Nissan et Honda, représentent plus de 60 %. Cette voie offre la conductivité ionique la plus élevée, proche des électrolytes liquides (10⁻³ S/cm), permettant des densités d'énergie dépassant 500 Wh/kg. Cependant, elle souffre d'une mauvaise stabilité chimique, nécessite une atmosphère inerte pour la production et rencontre des défis pour contrôler l'impédance interfaciale. En octobre 2025, Toyota a obtenu l'approbation de production au Japon pour sa batterie à l'état solide à base de sulfure, affichant une densité d'énergie de 500 Wh/kg, 2000 cycles et une autonomie de 1200 km après une charge de 10 minutes. Elle doit équiper les modèles phares Lexus en 2027, démontrant la maturité technologique la plus avancée au monde. Des entreprises américaines comme Factorial Energy et Solid Power se concentrent également sur les sulfures. La première, en collaboration avec Mercedes, a livré des batteries Solstice d'une capacité de 400 Ah et 2000 cycles, tandis que la seconde a fourni des échantillons A à BMW pour des tests véhicules. Le défi principal pour le camp des sulfures réside dans des procédés de production de masse stricts – Samsung SDI nécessite un environnement sans oxygène pour l'emballage, LG Chem se concentre sur une transition vers le semi-solide à base de polymère avant 2026, et bien que l'usine pilote de SK On au Tennessee soit programmée pour une production de masse en 2029, la réduction des coûts reste difficile.
Les routes à base d'oxyde, menées par QuantumScape, ProLogium Technology et Rimac Technology, présentent les barrières techniques les plus élevées mais offrent la meilleure sécurité et longévité. La technologie de séparateur céramique de QuantumScape atteint une densité d'énergie volumique de 1000 Wh/L et une durée de vie de 4 millions de km, avec des liens étroits avec Volkswagen et Porsche. Une production à petite échelle du QSE-5B est prévue pour 2025, mais le calendrier de production de masse reste flou et les risques techniques persistent. ProLogium Technology utilise une structure céramique 3D évitant le frittage à haute température, atteignant une densité d'énergie de 260 Wh/kg en collaboration avec Rimac, avec des plans d'utilisation dans les véhicules électriques hautes performances d'ici 2027. L'avantage des oxydes est leur large fenêtre électrochimique (0-6V) adaptée aux cathodes haute tension, mais ils souffrent d'une impédance de joint de grain élevée et de fragilité, nécessitant des couches de modification d'interface, ce qui limite leur application à grande échelle.
Les routes à base de polymère, représentées par le français Bolloré, Blue Solutions et l'américain Ionic Materials, recherchent des marchés différenciés via des conceptions en film mince et flexibles. Bolloré a déjà commercialisé la Bluecar, avec des batteries polymère au lithium-métal offrant une densité d'énergie de 380 Wh/L et une durée de vie de 15 ans, mais elles nécessitent des températures de fonctionnement de 60-80°C, limitant leur application. Blue Solutions prévoit de lancer une quatrième génération de produit avec une densité d'énergie de 450 Wh/kg d'ici 2030, collaborant avec PTL sur les équipements de matériaux, ciblant le marché européen. L'avantage principal des polymères est leur bonne aptitude à la transformation, compatible avec les procédés roll-to-roll existants, mais ils ont une faible conductivité à température ambiante, nécessitant des systèmes de chauffage, rendant difficile l'équilibre entre coût et efficacité.
II. Concurrence régionale : Le Japon a la technologie la plus mature, les États-Unis sont pilotés par les capitaux, la Corée du Sud étend agressivement sa production, et l'Europe se concentre sur les applications haut de gamme
Les quatre géants japonais (Toyota, Nissan, Honda, Maxell) forment le premier cercle technologique, profitant de leur avance précoce sur les sulfures et la science des matériaux, avec une forte barrière de brevets. Toyota a reçu des financements gouvernementaux et un soutien politique en 2025, Sumitomo Metal fournissant des matériaux de cathode haute durabilité, formant une chaîne industrielle en boucle fermée. L'usine pilote de Nissan à Yokohama a commencé à fonctionner en janvier 2025, avec une densité d'énergie de 400-500 Wh/kg, et des plans pour une production à grande échelle en 2028. Maxell cible les scénarios industriels à haute température, avec des échantillons de batteries tolérant 150°C expédiés en novembre, et un investissement de 10 milliards de yens dans une ligne de production à Kyoto d'ici 2030. Le modèle japonais est un triangle « gouvernement-conglomérat-constructeur automobile », solide techniquement mais conservateur pour la commercialisation.
Les entreprises américaines présentent une double caractéristique de « diversification technologique et croissance pilotée par les capitaux ». QuantumScape, Factorial et Solid Power, trois licornes, ont reçu des investissements significatifs des constructeurs automobiles traditionnels, levant plus de 3 milliards de dollars, mais leurs calendriers de production de masse retardent généralement derrière le Japon et la Corée. Blue Current, soutenu par Amazon avec un investissement de série D de 80 millions de dollars, se concentre sur les anodes composites à base de silicium ; Ensurge collabore avec Corning sur les microbatteries pour les wearables. L'avantage américain est un marché des capitaux actif, tolérant des cycles de R&D plus longs, mais manquant d'intégration profonde avec les constructeurs, rendant les chemins de commercialisation peu clairs.
Les trois leaders sud-coréens (Samsung SDI, LG, SK On) adoptent une stratégie « d'expansion agressive et de partenariats avec les constructeurs ». Samsung SDI a une capacité annuelle de 15 000 batteries, livrant des échantillons à Hyundai ; LG Chem prévoit de passer du semi-solide en 2026, au lithium-soufre en 2027, et au lithium-métal en 2028 ; SK On, avec une base cliente stable incluant Hyundai, Mercedes et Ford, commencera la production dans son usine pilote de 4628 m² à Daejeon en septembre 2025, avec une production de masse avancée à 2029. Le modèle coréen privilégie l'efficacité, avançant simultanément sur les usines domestiques et étrangères au Tennessee et en Hesse, mais manque de l'originalité de la technologie japonaise.
L'Europe perce avec l'innovation technologique et les applications haut de gamme. Le croate Rimac collabore avec ProLogium sur les véhicules hautes performances, tandis que la Bluecar du britannique Bolloré est en service depuis 15 ans, et Blue Solutions prévoit d'augmenter la densité d'énergie de 25 % avec sa technologie de cinquième génération d'ici 2035. L'Europe manque de géants locaux de la batterie mais se positionne en amont de la chaîne de valeur via l'innovation matérielle (polymères Solvay) et le développement d'équipements (Manz), ciblant les secteurs à haute valeur ajoutée comme l'aérospatial et le médical.
III. Défis de la production de masse : Trois goulots d'étranglement entravent les objectifs de 2027
Malgré des calendriers agressifs, trois goulots d'étranglement restent non résolus : la dégradation de l'impédance interfaciale, conduisant à une rétention de capacité inférieure à 90 % après 1000 cycles ; les performances à basse température, avec une chute de capacité de plus de 30 % en dessous de -20°C ; et les coûts actuels des batteries à sulfure étant 2 à 3 fois supérieurs à ceux des batteries liquides, la réduction des coûts dépendant d'une production d'électrolyte à l'échelle du kilotonne (Tinci et Yanyi New Materials prévoient d'y parvenir d'ici 2027). De plus, la validation de niveau automobile nécessite 2 à 3 ans de tests de sécurité et de fiabilité. Des modèles comme le Hongqi Tian Gong 06 et le SAIC MG4 n'ont accompli que la première étape des tests véhicules, un SOP à grande échelle étant attendu après 2028.
IV. Perspectives futures : 2029 sera l'année décisive, les sulfures + NCM811 ou Ni90+ devraient dominer
Globalement, la bataille finale entre les routes technologiques, initialement attendue entre 2029-2030, pourrait s'étendre à 2030-2035. D'ici là, Toyota, SK On et Solid Power auront atteint la production de masse, les données de coût et de performance déterminant le choix final. La combinaison sulfures, ternaire haute teneur en nickel et anodes silicium/lithium-métal devrait percer d'abord dans les modèles haut de gamme, tandis que les oxydes low-cost et les batteries semi-solides LFP (batteries solide-liquide) trouveront une niche dans le secteur du stockage stationnaire (ESS). Si les entreprises américaines échouent à sécuriser des partenariats avec des constructeurs d'ici là, elles pourraient faire face à l'éclatement d'une bulle d'évaluation.
Selon les prévisions de SMM, les expéditions de batteries tout solide atteindront 13,5 GWh d'ici 2028, tandis que celles des batteries semi-solides atteindront 160 GWh. La demande mondiale en batteries lithium-ion devrait atteindre environ 2 800 GWh d'ici 2030, la demande du secteur véhicule électrique affichant un TCAC d'environ 11 % de 2024 à 2030, la demande ESS un TCAC d'environ 27 %, et la demande des appareils électroniques grand public un TCAC d'environ 10 %. La pénétration mondiale des batteries à l'état solide est estimée à environ 0,1 % en 2025, la pénétration des batteries tout solide devant atteindre environ 4 % d'ici 2030, et la pénétration mondiale des batteries à l'état solide pourrait approcher 10 % d'ici 2035.
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