À la source de la baisse des prix des batteries au lithium-ion

Des scientifiques américains ont rassemblé des données émanant de centaines de sources différentes, afin de déterminer les facteurs clés qui ont entraîné la baisse constante des prix de la technologie lithium-ion depuis sa commercialisation il y a trente ans. Ils ont constaté que c’est la recherche financée par le secteur public, principalement en chimie et en science des matériaux, a le plus contribué à la réduction des coûts. Ils présentent des suggestions en matière de politique et d’investissement afin de garantir que la recherche puisse continuer à apporter ces contributions importantes à la réduction des coûts des batteries.

novembre 30, 2021 Mark Hutchins

Image : MIT News, avec l'aimable autorisation de Jessika Trancik

D’après pv magazine international.

La chute rapide des prix des batteries lithium-ion est indéniable. Aux prix actuels, la technologie est devenue un support viable pour les réseaux électriques régionaux, augmentant la valeur des projets d’énergie renouvelable et alimentant les véhicules électriques. En dehors de l’électronique grand public, où elle est établie depuis plusieurs décennies, de nombreux projets mettant en œuvre des batteries au lithium-ion dépendent encore de subventions et d’autres incitations politiques, et il faudra que les prix baissent encore pour que cela change.

Plus tôt cette année, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont calculé que la baisse du coût des batteries au lithium-ion : 97 % depuis 1991. Cette fois, des chercheurs à l’origine de ce calcul ont voulu examiné de plus près ces réductions de coûts afin d’en déterminer les principaux facteurs et, si possible, de s’assurer que l’industrie continue dans la voie royale du stockage de l’énergie à faible coût et à haut rendement.

Leurs résultats sont présentés dans l’article Determinants of lithium-ion battery technology cost decline, publié dans Energy & Environmental Science. Le groupe a examiné des données provenant d’un large éventail de sources et est parvenu à la conclusion que les améliorations apportées à la technologie par la recherche et le développement sont responsables d’au moins 50 % des réductions de prix obtenues jusqu’à présent.

« Le recueil de données a fait l’objet d’efforts approfondis », explique Micah Ziegler, scientifique au MIT. « Nous avons examiné des articles universitaires, des rapports industriels et gouvernementaux, des communiqués de presse et des fiches techniques. Nous avons même examiné certains documents juridiques qui ont été publiés. Il a fallu rassembler des données provenant de nombreuses sources différentes pour avoir une idée de ce qui se passait », explique Micah Ziegler. Il estime que la recherche a porté sur environ 15 000 points de données, recueillis à partir de 1 000 enregistrements individuels provenant d’environ 280 références.

Chimie et science des matériaux

L’analyse du groupe révèle que les travaux de recherche visant à augmenter la densité de charge des cellules ont contribué à hauteur de 38 % à la réduction globale des coûts, tandis que les travaux visant à réduire le coût des matériaux de cathode ont représenté 18 % de cette baisse. Les réductions des coûts non matériels ont représenté 14 %, et 9,5 % supplémentaires sont dus à l’amélioration de l’utilisation de la charge.

Dans l’ensemble, le groupe estime que 54 % des réductions de coûts dans le domaine du lithium-ion peuvent être attribuées aux efforts de recherche et de développement, et que les économies d’échelle dans la production en représentent 30 % supplémentaires. Ils notent que les améliorations de la fabrication et de la conception des systèmes de batteries, obtenues par l’« apprentissage par la pratique », ne pourraient représenter que 2 %, ce qui, selon le groupe, est remarquable étant donné que bon nombre des résultats de recherche les plus importants ont été obtenus longtemps après la commercialisation initiale de la technologie. « Il y avait tellement de variables sur lesquelles les gens travaillaient à des degrés très différents », a déclaré Jessika Trancik, professeur au MIT. « L’amélioration des coûts est le résultat d’un ensemble diversifié d’efforts et de nombreuses personnes, et non du travail de quelques individus seulement. »

Éviter le verrouillage du marché

Le groupe affirme que l’analyse de la réduction des coûts ainsi faite peut contribuer à éclairer les politiques futures et le développement industriel. En particulier, il note qu’à mesure que la production se massifie, des financements et des incitations risquent d’être nécessaires pour contrer les forces du marché qui ont tendance à favoriser les technologies en place, conduisant de facto à un effet de « verrouillage ».

« Nous touchons vraiment aux mécanismes fondamentaux de l’évolution technologique. Et nous pouvons également développer ces modèles en regardant vers le futur, ce qui nous permet de mettre à jour des leviers que les gens pourraient utiliser pour améliorer la technologie à l’avenir », a ajouté Jessika Trancik. « La nouvelle approche nous permet d’être un peu plus attentifs aux investissements en temps et en argent que nous faisons. »

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