Le graphène a été proposé et utilisé pour de nombreuses applications de stockage d'énergie, des batteries au plomb aux supercondensateurs, mais son principal objectif reste les batteries lithium-ion. Ce marché est en pleine expansion ; IDTechEx prévoit qu'il dépassera les 430 milliards de dollars d'ici 2033, ce qui signifie que même une petite part de ce marché est significative. Les applications sont variées, allant de l'outillage électroportatif aux installations résidentielles, mais la majorité des batteries seront destinées au secteur automobile. Le rôle du graphène au sein de la batterie s'est à nouveau diversifié ; des entreprises ont proposé de l'utiliser comme revêtement pour un collecteur de courant ou comme réseau conducteur permettant des solutions alternatives telles que le lithium-soufre. Cependant, son principal intérêt réside dans son potentiel pour l'utilisation d'anodes en silicium ou l'amélioration des performances des électrodes lithium-ion de dernière génération.
En février 2023, Evonik a annoncé un investissement dans SuperC, fabricant chinois de graphène. Cet investissement provient de son Fonds technologique pour le développement durable, lancé en 2022 et doté d'un budget total de 150 millions d'euros. Le communiqué de presse indique que la technologie de SuperC permet d'« améliorer l'autonomie, la robustesse, la vitesse de charge et la durée de vie des batteries lithium-ion ». Il précise que « l'ajout de graphène accroît la conductivité électrique et thermique des batteries, ce qui accélère la charge et améliore leurs performances globales. De plus, les batteries sont moins sensibles aux variations de température. ».
SuperC défend depuis longtemps avec conviction le graphène et, à l'heure où d'autres pionniers se retirent, son soutien est bienvenu pour le secteur. Fondée en 2011 (sous le nom de Hefei Haizhou New Material Co.) à Dongguan, en Chine, l'entreprise s'est toujours spécialisée dans le stockage de l'énergie. Elle produit du graphène en couches minces (FLG) et aurait atteint une capacité de production de 10 000 tonnes par an pour les pâtes d'électrodes en graphène destinées aux batteries. Le communiqué de presse indique également que l'entreprise va implanter une nouvelle usine de production à Hefei.
La localisation est également importante, tant pour la chaîne d'approvisionnement du graphène que pour les clients. Les instituts de recherche et les sociétés commerciales chinoises excellent dans le domaine du graphène, détenant une part significative de la capacité mondiale et un nombre prépondérant de brevets déposés. Un marché clé pour le graphène est son utilisation comme dissipateur thermique dans les smartphones, un marché dominé par les fabricants chinois qui approvisionnent localement l'industrie de l'électronique grand public. De même, la Chine, et Hefei en particulier, est un important centre de production de batteries, offrant un avantage stratégique majeur à SuperC. Evonik, pour sa part, est devenue de plus en plus active dans le secteur des batteries, avec plusieurs lancements de produits.
Ce n'est pas le seul titre concernant les batteries au graphène. En 2022, VoltaXplore (une coentreprise à parts égales entre NanoXplore et Martinrea) a mis en service une installation de démonstration, et plus récemment, Nanotech Energy a annoncé en 2023 son projet de gigafactory d'un milliard de livres sterling au Royaume-Uni. Ces deux initiatives sont remarquables, mais l'association d'une grande entreprise chimique avec un fabricant de graphène de premier plan, dans une zone géographique stratégique et bénéficiant de compétences et de relations éprouvées dans le secteur des batteries lithium-ion, pourrait avoir un impact majeur.
IDTechEx souligne que, malgré tout l'engouement suscité par le graphène, il ne représente qu'une solution parmi d'autres. Son adoption est encore relativement récente, contrairement à celle du graphène, son prédécesseur, le nanotube de carbone à parois multiples (MWCNT), qui connaît une expansion commerciale significative, comme en témoignent l'annonce récente de l'utilisation par CATL du produit à base de nanotubes de carbone dispersés de Toyocolor et les développements de LG Chem (voir rapport). Un savoir-faire important existe en matière de dispersion et d'optimisation de la charge et des propriétés associées, en combinaison avec d'autres additifs conducteurs. Le prix du graphène sera, bien entendu, un facteur déterminant, mais contrairement à d'autres marchés ciblés (par exemple, le plastique recyclé), la valeur ajoutée et les marges correspondantes dans le domaine du stockage d'énergie sont plus attractives. Concernant la prochaine génération de batteries, de nombreuses solutions viables, bénéficiant d'un financement exceptionnel, existent pour les anodes en silicium et, à plus long terme, pour les batteries à l'état solide. La concurrence est féroce, compte tenu des enjeux financiers importants.
