Jusqu’ici, le développement et la fabrication de batteries pour les voitures électriques sont avant tout une spécialité chinoise. C’est d’ailleurs ce que montrent les chiffres puisque CATL et BYD, respectivement numéros un et deux du secteur, détiennent ensemble près de 55 % du marché mondial. Les autres acteurs du secteur sont tous logés à la même enseigne, qu’ils soient européens ou coréens : les Chinois continuent de grappiller irrémédiablement des parts de marché.
Une structure totalement différente
Cela dit, on aurait tort de croire que les marques occidentales ne font que subir. Car elles aussi continuent d’investir en recherche et développement. C’est le cas de Mercedes qui vient de présenter son concept de batterie du futur, la « Power Converter ». Ce projet présente plusieurs innovations, dont celle de combiner plusieurs chimies au sein d’un même pack. L’approche est assez révolutionnaire puisque jusqu’ici, on peut choisir entre des cellules LFP (lithium-fer-phosphate), NMC (nickel-manganèse-cobalt) et, bientôt, la chimie à électrolyte solide.
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Pour y parvenir, Mercedes a abandonné les principes de construction qui prévalaient jusqu’ici. En effet, il faut savoir qu’aujourd’hui, les cellules d’un pack sont connectées en série, tout comme les piles d’une lampe de poche sont placées l’une derrière l’autre. Ça fonctionne bien évidemment, mais uniquement si toutes les cellules se comportent de manière identique. Or les cellules LFP et NMC se comportent différemment : elles fonctionnent à des tensions différentes (3,2 contre 3,7 volts par cellule) tandis que la diminution de la tension est aussi singulière lors de la décharge. Cela signifie donc que la combinaison de ces deux cellules n’est pas possible, car on ne dispose pas d’un équilibre pour le pack. Et comme ce sont les cellules aux performances inférieures qui déterminent ce que l’ensemble du pack peut fournir, on comprend pourquoi cette possibilité n’a pas encore été explorée.
Du moins jusqu’ici. Car les Allemands ont donc adopté une approche radicalement différente. Dans le cas de la batterie de Mercedes, les cellules sont assemblées et connectées de manière parallèle via des microconvertisseurs programmables. Ces petits modules de la taille d’un chewing-gum pilotent le flux d’énergie par cellule. Et ça change tout, car pour une voiture, on n’a plus besoin de savoir quelle cellule se suit dans le pack puisqu’elles bénéficient toutes d’un pilotage individuel. C’est ce principe qui ouvre la porte aux batteries hybrides composées de différentes chimies.
Pour AMG ?
Cette innovation permet de combiner le meilleur de deux mondes et notamment la durabilité et le faible coût des cellules LFP et la haute densité énergétique des éléments NMC. Cette approche pourrait s’avérer très intéressante, notamment pour une version AMG qui ne devrait plus reposer sur des choix arbitraires. Le véhicule pourrait simplement utiliser des cellules NMC pour une recharge ultrarapide ou les fortes demandes de puissance, alors qu’il pourrait recourir aux LFP lors des phases de conduite tranquille. Cette solution ouvre aussi des portes avec les batteries solides qui restent très coûteuses aujourd’hui. En effet, les combiner avec du NMC ou du LFP permettrait de réduire les coûts et donc de rendre les véhicules moins chers.
Mais ce n’est pas tout : l’assemblage parallèle des cellules possède en outre un effet positif sur le maintien de la tension. Dans un pack classique en série, la tension de 800 V fluctue en permanence selon la charge, l’âge et l’état des cellules. Or, le Power Converter élimine ce problème : il garantit une tension de sortie stable à 800 V en toutes circonstances, y compris lors de la recharge rapide. Mercedes affirme même pouvoir régler librement la tension et la modifier à distance via des mises à jour over-the-air. Le client pourrait ainsi choisir entre 400 ou 800 V, ce qui lui permettrait d’exploiter au mieux les bornes de recharge disponibles autour de lui.
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Pas encore de date de production
Enfin, il faut noter que cette batterie se passe aussi d’onduleur nécessaire à transformer le courant alternatif (du réseau) en courant continu (pour les cellules), car le système gère les deux. Cela permet aussi d’économiser en coûts et en poids, mais il faudra voir si cette (haute) technologie est effectivement moins chère au final, car un montage en parallèle nécessite plus d’électronique qui, elle aussi, prend de la place et génère des coûts.
Pour un constructeur comme Mercedes, l’intérêt est aussi stratégique : ne pas dépendre d’une seule chimie permet de mieux réagir aux fluctuations des prix des matières premières et à leur disponibilité. Des cellules moins bien assorties entre elles, ou ayant déjà vécu une première vie, s’intègrent aussi plus facilement dans ce type de pack.
Le Power Converter reste pour l’instant un projet sans date de production, même si Mercedes a déjà présenté des prototypes fonctionnels. Il est en tout cas peu probable que l’écosystème des batteries reste figé au cours des dix prochaines années. Qu’un constructeur occidental pousse dans cette direction est une bonne nouvelle en soi. Mais Mercedes n’est pas seul : CATL planche sur quelque chose de similaire. Qui en doutait ?
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