Les experts disent que des batteries à semi-conducteurs n’ont pas encore été fabriquées, mais Henrik Fisker n’est pas d’accord
Henrik Fisker, PDG de Fisker, Inc. au CES 2018.
Elon Musk est bien connu pour essayer de perturber les anciennes industries. Il construit des fusées spatiales en interne et les rend réutilisables, réduisant considérablement les coûts pour s’élever dans les airs. Il a montré que les véhicules électriques peuvent être fabriqués et vendus en grande quantité, car s’ils sont amusants à conduire, les gens voudront les acheter. Mais lorsque la question des batteries a été soulevée lors des résultats de Tesla à l’été 2017, M. Musk a demandé de l’aide: « Est-ce que quelqu’un pourrait venir avec une batterie révolutionnaire ? Nous aimerions cela. «
Musk était un peu facétieux – on lui avait demandé avec le directeur technique de Tesla, JB Straubel, des nouvelles récentes selon lesquelles Toyota aurait été en phase d’ingénierie de production d’une voiture électrique alimentée par une technologie encore peu éprouvée: les batteries à semi-conducteurs.
Appelant cela la «percée technologique de la batterie», M. Musk a plaisanté sur le fait que toute entreprise travaillant sur des technologies à semi-conducteurs devrait envoyer des échantillons à Tesla, ou au moins faire vérifier leurs revendications par un laboratoire indépendant. « Sinon, qu’elles se taisent », a-t-il dit.
Mais une autre start-up dans le domaine des véhicules électriques n’est pas loin d’y arriver. Henrik Fisker, le célèbre concepteur automobile à l’origine de Fisker Automotive, la start-up des voitures de sport hybrides flashy qui est arrivée sur la scène des start-up au milieu du mois et s’est retrouvée en faillite quelques années plus tard.
Fisker a récemment lancé une autre société de voitures éponyme – cette fois baptisée Fisker, Inc. – qui se concentre sur les véhicules tout électriques. Et alors qu’il flirtait avec l’utilisation des batteries lithium-ion automobiles de LG pour alimenter sa future supercar électrique, baptisée « Emotion », Fisker a déclaré que sa nouvelle société ne serait plus qu’à quelques mois de la conception finale pour une batterie évolutive à l’état solide qui alimentera la berline à la place.
Alors que la plupart des voitures électriques actuelles sont alimentées par des batteries lithium-ion «humides» – essentiellement une version plus grande de celles qui alimentent votre téléphone ou votre ordinateur portable -, certains secteurs de l’automobile se penchent sur le concept de batteries à semi-conducteurs qui n’utilisent pas d’électrolytes liquides pour déplacer l’énergie. Au lieu de cela, les cellules sont constituées d’un matériau conducteur solide et « sec ».
Les batteries à semi-conducteurs risquent moins de prendre feu que les batteries au lithium-ion. Dans les batteries lithium-ion, le mouvement des électrolytes liquides génère de la chaleur et, dans certaines situations, cela peut évoluer vers un «emballement» qui provoque un incendie. Les batteries à semi-conducteurs vous permettraient alors d’extraire plus rapidement (ou de l’ajouter) de l’énergie de la batterie, ce qui vous permettrait de recharger plus rapidement une voiture alimentée par batterie. Cela pourrait également signifier que, structurellement, moins d’espace doit être consacré au contrôle de la température, ce qui pourrait permettre aux entreprises de presser davantage de cellules de batterie dans le même format.
Les batteries à semi-conducteurs ne sont pas encore sorties du laboratoire pour entrer en production, même pas dans les téléphones. Même Toyota, qui a été l’étincelle de la remarque insolente de Musk, a rencontré des problèmes en essayant de produire en masse les batteries l’automne dernier. Depuis, elle s’est associée à d’autres constructeurs automobiles japonais – et Panasonic, qui fabrique des batteries avec Tesla – pour aider à résoudre certains des goulots d’étranglement. Mais le chef de la division du groupe motopropulseur de la société a récemment déclaré qu’il ne s’attendait pas à ce que la technologie atteigne l’échelle du marché de masse avant 2030 et Panasonic a annoncé son engagement envers le lithium-ion jusqu’en 2025 au moins.
Volkswagen AG envisage de poursuivre ses recherches dans les batteries à semi-conducteurs, mais ne s’est pas totalement engagée dans cette idée et a récemment choisi d’investir simplement dans une entreprise qui travaille sur cette idée.
Il y a beaucoup de place pour l’amélioration de la technologie de batterie qui alimente les voitures électriques. Les voitures de Tesla offrent une vitesse et des performances impressionnantes, et une autonomie allant jusqu’à 530 km dans les modèles les plus chers. Mais il y a encore des lacunes. Il n’est pas possible de recharger complètement la voiture en moins d’une heure, même dans l’une des nombreuses stations dites « Supercharger » de la société. Vous ne pouvez pas parcourir plus de 240 km sans vous inquiéter si vous êtes en mesure de revenir à votre point d’origine avec une charge complète.
Les batteries au lithium-ion se dégradent également avec le temps, ce qui signifie qu’une voiture électrique ne se déplacera jamais aussi loin que possible. Et certaines batteries Tesla ont pris feu dans des accidents – certaines même plus d’une fois. Cela explique pourquoi les petits développements et même les affirmations douteuses concernant les batteries à semi-conducteurs ont tendance à générer beaucoup de buzz. La technologie pourrait, en théorie, enlever presque tous les maux de tête des voitures électriques.
Il convient de rappeler qu’une partie de la chute de Fisker Automotive était due au fait que l’entreprise avait dû rappeler les batteries de ses voitures hybrides en 2011, en raison d’un problème avec le fournisseur. Ces jours-ci, cependant, Fisker a la certitude que la batterie à semi-conducteurs sera développée en interne. Il pense qu’il est plus proche de la production que quiconque en raison de la manière dont elle est conçue et du nouveau processus de fabrication que Fisker utilisera.
Le prototype Emotion de Fisker au CES 2018. Fisker veut lancer la voiture en 2020.
Pour comprendre pourquoi Fisker se sent si confiant, il est utile d’en savoir un peu plus sur les batteries à semi-conducteurs. Parmi les batteries à semi-conducteurs les plus prometteuses mises au point dans le laboratoire, certaines sont appelées «couches minces» – un nom qui vient du fait qu’elles sont fabriquées de la même manière que les cellules de panneaux solaires. Ils sont plus petits et plus flexibles que les cellules lithium-ion traditionnelles et ont une plus grande densité énergétique, même s’ils présentent moins de risques d’incendie en raison de la composition «sèche». Mais ils ont actuellement du mal à produire autant d’électricité, le processus de développement reste très coûteux et personne n’a montré que la technologie pouvait évoluer jusqu’aux niveaux de l’automobile.
La solution de Fisker est, grosso modo, une version en trois dimensions en couches de ces batteries minces à semi-conducteurs, où elles sont empilées dans chaque cellule. La structure 3D des cellules permet une surface environ 27 fois plus grande, selon Fisker, ce qui signifie que la batterie est capable d’une densité énergétique bien supérieure à celle d’une seule bande à semi-conducteurs et de plus du double de la densité énergétique de la technologie lithium-ion actuelle . Il affirme également que ses batteries à semi-conducteurs dureront bien plus de 1 000 cycles de charge. (Pour référence, les batteries de Tesla sont évaluées à environ la moitié.)
Fisker dit qu’il a également compris comment réduire les coûts, qu’il attribue à une percée dans la fabrication. « Nous avons résolu comment produire [des cellules à l’état solide en trois dimensions] avec précision, de manière répétée et très rapide », déclare Fisker. « Dans une fabrication normale de batteries lithium-ion, vous vous attendez à environ 18 étapes différentes de fabrication, et vous vous en doutez, à partir du jour où le matériau arrive au moment où vous avez une batterie complètement chargée, il se passe environ 50 à 60 jours. C’est un temps incroyablement long. »Selon Fisker, sa batterie à semi-conducteurs prendra« moins de 10 jours » à fabriquer du début à la fin.
Mais Fisker ne dira pas comment sa nouvelle société fabriquera des batteries à l’état solide à cette vitesse. Il ne dira pas non plus quels matériaux il utilise dans la batterie. (Le choix de son entreprise en matière d’électrolyte – provenant probablement de la céramique, du verre ou des polymères – aura un impact énorme sur les caractéristiques telles que la durabilité ou la facilité de fabrication.]
Bien sûr, selon Fisker, une véritable avancée justifierait son choix de garder les choses secrètes en raison de la demande refoulée de batteries plus performantes. En fait, dit-il, la société est déjà en discussion avec les constructeurs automobiles « sélectionnés » en ce qui concerne la technologie. Il affirme également avoir parlé avec les principaux fabricants de batteries qui pourraient vouloir produire en masse ses cellules et ses boîtiers à semi-conducteurs.
Il est compréhensible que certains puissent au moins parler. La plupart des grands constructeurs automobiles tentent de trouver une meilleure marge de manœuvre pour leurs voitures électriques tout en réduisant le coût des cellules de batterie, qui constituent toujours « la partie la plus coûteuse de la batterie ». Et jusqu’à ce qu’une véritable avancée technologique se produise, ces constructeurs tentent largement d’utiliser des économies d’échelle pour tirer le maximum de lithium-ion.
Tesla (avec Panasonic) a ramené la production des cellules de batterie au lithium-ion et de ses emballages chez Gigafactory, au Nevada, et a passé ces dernières années à optimiser le processus de production global. (Musk a déclaré que Tesla est déjà le plus gros acheteur de cellules de batteries lithium-ion dans le monde – et la société construit également une deuxième usine de Gigafactory à New York et planifie des usines similaires en Chine et en Europe.)
Alors que Volkswagen décide toujours de poursuivre la technologie à semi-conducteurs, la société a promis 48 milliards de dollars à un certain nombre de fabricants de batteries en Asie afin d’aider à optimiser la technologie actuelle des batteries (tout en assurant une offre future suffisante pour tous les véhicules à venir) dans la prochaine décennie à partir de ses sous-marques). D’autres constructeurs automobiles allemands sont également fortement tributaires des fabricants de batteries asiatiques (comme Samsung, LG Chem ou CATL), qui peuvent produire des batteries lithium-ion aux volumes requis pour les commandes de la taille d’une flotte. Une étude récente de Bloomberg New Energy Finance a estimé que la capacité de production des batteries lithium-ion devrait presque quadrupler d’ici 2021.
Tous ces efforts contribueront à faire baisser les coûts, mais il n’y a peut-être pas beaucoup plus de pistes pour la technologie. Musk lui-même a déclaré lors de la réunion annuelle des actionnaires de Tesla qu’il pensait pouvoir réduire de 30% la performance de la batterie utilisée dans les voitures de la société.
Si l’entreprise de Fisker est vraiment aussi proche de ce qu’il promet, alors il pourrait y avoir un coup à jouer. Mais il doit prouver que cela fonctionne. Une des raisons de croire que ce n’est pas totalement anodin, c’est que le chef de la division batteries de Fisker Inc. a été le co-fondateur de Sakti3, une entreprise de batteries qui a passé la dernière décennie à développer des batteries à semi-conducteurs.
Les experts estiment que la technologie des batteries à semi-conducteurs n’a pas encore L’objectif de Fisker est donc de dépasser ces attentes – et les autres constructeurs d’automobiles. Et, pour ce que cela vaut, il dit être conscient du scepticisme qui vient après ce qui s’est passé avec son entreprise précédente.
« Bien sûr, vous pourriez vous disputer, pourquoi devrais-je le croire à ce stade? » Mais nous n’avons pas besoin d’essayer de convaincre les gens. Nous travaillons avec des sociétés soumises à une stricte confidentialité pour nous lancer dans la production, ce qui est notre objectif numéro un », dit-il.
Si la promesse audacieuse de la batterie à l’état solide de Fisker devient réalité, ne vous attendez pas à ce que Tesla la demande. D’une part, Tesla et Fisker ont une histoire délicate. En 2008, Tesla a poursuivi Henrik Fisker pour des violations présumées du secret commercial, arguant qu’il utilisait des informations qu’il avait apprises lors de ses consultations sur le Model S pour faire décoller Fisker Automotive. (Tesla a perdu le procès en arbitrage).
« S’il y a quelque chose de mieux [que la technologie de batterie de Tesla], je ne le sais pas », a déclaré Straubel de Tesla lors de la réunion des actionnaires cet été. « Et nous avons regardé aussi loin que possible. Nous essayons de parler à chaque démarrage de batterie, à chaque laboratoire, à chaque grand fabricant. Nous obtenons des citations de leur part. Nous testons les cellules à partir d’eux. Donc, s’il y a quelque chose de mieux, nous sommes tous prêts à l’aimer. Mais nous ne l’avons pas encore trouvé. «
Musk, lors de l’appel aux actionnaires l’année dernière, a été plus brutal dans son scepticisme. « Tout fonctionne sur PowerPoint. Je pourrais vous faire une présentation PowerPoint sur la téléportation vers la galaxie d’Andromède », a-t-il déclaré. « Cela ne veut pas dire que ça marche. »
A noter que Fisker travaille sur des batteries solides à énergie solaire avec une autonomie théorique de 800 km, un temps de recharge de 60 secondes et 1000 cycles de charges.
https://www.theverge.com/2018/8/16/17695866/henrik-fisker-solid-state-batteries-electric-cars
