Aujourd'hui, les batteries utilisant la technologie lithium-ion sont les seules capables de répondre aux besoins de l'automobile électrique, ceci en terme de performance comme de faisabilité industrielle. Ces batteries ont été développées pour les besoins de l'électronique portable (téléphone, ordinateurs) mais à y regarder de plus près, elles ne présentent pas toutes les qualités requises pour être utilisées massivement dans l'automobile. Elles utilisent un composé inflammable et onéreux : le cobalt.
Petit rappel. Le fonctionnement d'une cellule de ces batteries repose sur la circulation de l'ion Lithium entre deux matériaux : les électrodes (l'une positive, l'autre négative). Cette circulation génère un courant et le processus est réversible permettant ainsi la recharge. Et dans le cas des batteries Lithium-Ion actuelles, c'est l'électrode positive qui est constituée d'oxyde de cobalt.
Pour s'affranchir des problèmes de sécurité qu'il peut engendrer, tous les constructeurs se tournent donc vers une alternative, un autre matériau pour recouvrir cette électrode. En France, le Centre de Recherche sur l’Energie Atomique et aux énergies alternatives (CEA), au sein de son département Liten (Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles) planche sur ce sujet pour des questions évidentes de compétitivité nationale. Car si les japonais et coréens sont dominants sur la technologie actuelle, de nombreux autres acteurs, chinois, européens ou américains voient l'occasion de prendre une place plus importante sur ce marché à travers le basculement de technologie qui se profile. L'enjeu est d'autant plus important que le coeur de métier des constructeurs automobiles va se déplacer, avec l'avènement de la voiture électrique, du moteur, vers les batteries.
Pour cette rupture technologique nécessaire, le CEA a ainsi privilégié le phosphate de fer lithié. Premier avantage, ce minerai a un coût nettement inférieur (1/3 de celui du cobalt) et surtout, il ne chauffe pas et présente donc moins de risques. Mais ses performances théoriques sont inférieures, c'est-à-dire que la densité d'énergie de chaque cellule sera moins importante. En revanche, grâce à l'absence de systèmes nécessaires à réguler sa température (puisque les cellules ne chauffent pas), il limite ce handicap énergétique.Concrètement, un pack de batterie Lithium-ion Cobalt présente une densité de 110 Wh/kg et la technologie phosphate de fer 100 Wh/kg.
C'est dans ce contexte que le CEA s'est doté de moyens financiers conséquents et a développé une approche sans équivalent, consistant à travailler sur toute la chaîne de la batterie. De l'extraction de la matière première à la gestion électronique. Florence Mattera, chef du département transport au CEA explique «Les annonces de record de performance en matière de batterie sont quotidiennes mais elles sont rarement applicables dans un contexte industriel ». La démarche globale du CEA vise ainsi à s'assurer de la viabilité de la technologie choisie et de remettre une solution quasiment clé en main au partenaire industriel. En l'occurrence, il s'agit de Renault. Le constructeur français, très investi dans l'électrique proposera très prochainement des véhicules dotés de batteries Lithium-Ion, fournies par la co-entreprise de Nissan et NEC, utilisant du Manganèse. L'objectif est de se tourner vers la technologie développée par le CEA d'ici 2015.
