Les discussions populaires autour des batteries à l'état solide ont stimulé leur développement tant dans le milieu universitaire qu'industriel. Avec un nombre croissant d'acteurs actifs dans ce domaine et plusieurs étapes déjà franchies, le marché des batteries à l'état solide devrait atteindre 8 milliards de dollars d'ici 2031, selon le nouveau rapport d'IDTechEx intitulé « Batteries à l'état solide et polymères 2021-2031 : technologies, prévisions et acteurs ».

Les batteries à semi-conducteurs pourraient révolutionner le secteur.
En 2015, Volkswagen a acquis 5 % du capital de QuantumScape, Dyson a racheté Sakti3, Bosch a acquis SEEO et Johnson Battery Technologies a vendu ses batteries à semi-conducteurs à BP. Bien qu'en 2017 Bosch se soit désengagé de SEEO et ait mis l'entreprise en vente, et que Dyson ait abandonné les technologies Sakti3, l'intérêt pour les batteries à semi-conducteurs est resté intact. Ford, Samsung et Hyundai ont investi dans Solid Power. Hyundai s'est également associé à BMW. Renault, Mitsubishi et Nissan ont investi dans Ionic Materials. En 2020, Samsung a produit de nouvelles batteries à semi-conducteurs à base d'électrolyte d'argyrodite et Volkswagen a investi 200 millions de dollars dans QuantumScape. Outre les entreprises mentionnées, Honda, Fisker, Panasonic et CATL ont également fait leur entrée sur ce marché.

Les électrolytes liquides inflammables contenus dans la plupart des batteries lithium-ion commerciales présentent un risque pour la sécurité car ils peuvent se rétracter facilement sous l'effet de la chaleur, provoquant des courts-circuits et des incendies. En remplaçant ces électrolytes liquides organiques par des électrolytes solides, les batteries à semi-conducteurs sont plus sûres et ont une durée de vie plus longue.

Une sécurité accrue implique une réduction des composants électroniques de contrôle de sécurité dans les modules/packs de batteries. Par conséquent, même si les premières générations de batteries à semi-conducteurs peuvent présenter une densité énergétique similaire, voire inférieure, à celle des batteries lithium-ion classiques, l'énergie disponible dans le pack de batteries peut être comparable, voire supérieure, à celle de ces dernières.

Grâce à la fenêtre électrochimique plus large offerte par les électrolytes solides, il est possible d'utiliser des matériaux de cathode haute tension. De plus, l'anode en lithium métal à haute densité énergétique permet d'atteindre une densité énergétique supérieure à 1 000 Wh/L. Ces caractéristiques pourraient faire des batteries à l'état solide une technologie révolutionnaire.

La fabrication des batteries lithium-ion a longtemps été dominée par l'Asie de l'Est, le Japon, la Chine et la Corée du Sud y jouant un rôle majeur. Les États-Unis et les pays européens se disputent désormais des parts de marché, déplaçant la valeur ajoutée hors d'Asie de l'Est et rapprochant la production de batteries des marchés d'application. Le choix de nouveaux matériaux et l'évolution des procédés de fabrication témoignent d'une réorganisation de la chaîne d'approvisionnement des batteries. D'un point de vue à la fois technologique et commercial, le développement des batteries à électrolyte solide s'inscrit pleinement dans la stratégie des batteries de nouvelle génération. Il s'agit d'un enjeu mondial, porté par des intérêts régionaux et bénéficiant du soutien des gouvernements. De nouvelles opportunités se présenteront grâce aux nouveaux matériaux, composants, systèmes, méthodes de fabrication et expertises techniques.

Le marché sera principalement tiré par l'utilisation des véhicules électriques.
La demande de batteries à semi-conducteurs provient essentiellement de ces véhicules. Les systèmes de stockage d'énergie et l'électronique grand public, comme les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables, constituent également des marchés cibles, et ces derniers pourraient se concrétiser plus rapidement.

La plupart des entreprises ayant établi des plans de production de masse – au Japon (vers 2025-2030), en Europe (vers 2025-2026) et en Chine continentale et à Taïwan (vers 2022-2023) – les batteries à électrolyte solide devraient connaître un essor important après 2025, même si une production à petite échelle pourrait débuter plus tôt. Le marché des véhicules électriques devrait représenter la part la plus importante (66 %) en 2031, suivi par les applications pour smartphones.

Les intérêts sont dictés par le marché des véhicules électriques, et la proximité géographique est un facteur clé pour la prochaine étape de la commercialisation, notamment compte tenu du contexte actuel de la COVID-19, qui impacte les décisions d'achat et les modes de vie des consommateurs, et influence la mondialisation. Cela entraînera une consolidation et des partenariats accrus, et il est fort probable que les nouveaux centres de production de batteries à semi-conducteurs s'implantent à proximité des marchés d'application des véhicules électriques. Parallèlement, les start-ups situées loin de ces marchés privilégient la concession de licences pour leurs technologies plutôt que la construction d'usines locales.

Contenu du rapport :
Le rapport « Batteries à l’état solide et polymères 2021-2031 : Technologies, prévisions et acteurs » couvre l’industrie des électrolytes solides et propose des prévisions sur 10 ans, jusqu’en 2031, en termes de capacité de production et de taille du marché, qui devrait dépasser les 8 milliards de dollars. L’accent est mis sur les technologies les plus performantes, avec une analyse approfondie des huit électrolytes solides inorganiques et des électrolytes polymères organiques.

Par ailleurs, le rapport aborde les défis de fabrication liés aux électrolytes solides et la manière dont les grandes entreprises y remédient, ainsi que les avancées de la recherche et les activités des acteurs clés. Il présente également une étude du lithium métal en tant que ressource stratégique, soulignant sa distribution mondiale et son rôle dans les batteries à l'état solide. Certaines compositions chimiques, fortement consommatrices de lithium, mettront à l'épreuve les sociétés minières du monde entier.