Les batteries LFP sont-elles la clé pour répondre à la demande nord-américaine de véhicules électriques? Comment une composition chimique précédemment négligée aide à surmonter les obstacles à l’adoption massive des VE

Sous l’impulsion des objectifs, des politiques et des mécanismes financiers fédéraux et étatiques américains – ainsi que de la concurrence accrue dans le secteur privé alors que les constructeurs automobiles cherchent à gagner des parts de marché – les perspectives d’adoption des véhicules électriques sont devenues de plus en plus favorables.

Certaines estimations suggèrent un taux de croissance annuel composé de 40 à 50 % au cours de la prochaine décennie. Malgré les prévisions de l’industrie, l’adoption massive de véhicules électriques en Amérique du Nord continue de se heurter à des facteurs défavorables. Le premier de ces facteurs est le manque d’approvisionnement en matières premières essentielles découlant d’un sous-investissement historique dans l’exploitation du nickel et du cobalt. Cette tension à la hausse des prix des matières premières utilisées dans la technologie des batteries à base de nickel a été exacerbée par des préoccupations géopolitiques et ESG (p. ex. l’approvisionnement en nickel en Indonésie, en cobalt en République démocratique du Congo et le traitement des matières en Chine).

Alors que les contraintes sur l’approvisionnement en minéraux critiques persistent, la nécessité d’utiliser des compositions chimiques alternatives augmente. Notamment, la batterie au lithium-fer-phosphate (LFP) qui a pris de l’ampleur au cours des dernières années. À l’heure actuelle, les véhicules électriques nord-américains sont principalement alimentés par des batteries à base de nickel de type nickel-maganèse-cobalt (NMC) et nickel-cobalt-aluminium (NCA). En revanche, les batteries LFP utilisent des composés chimiques beaucoup plus abondants : le fer et le phosphate. Bien que la batterie LFP ait longtemps été considérée comme la solution dominante pour le stockage fixe, un nombre croissant de constructeurs automobiles de l’Ouest commencent à l’envisager pour leurs VE. Il s’agit d’une occasion pour les constructeurs automobiles d’offrir des véhicules électriques d’entrée de gamme rentables sur le marché nord-américain.

Les batteries LFP offrent également une sécurité et une stabilité supérieure à celle des batteries NMC, ce qui est une préoccupation importante pour les consommateurs de VE. L’occurrence rare d’incendies de batteries NMC et NCA est due à l’utilisation d’un électrolyte inflammable et à tendance à l’emballement thermique. En revanche, les batteries LFP sont plus résistantes à l’emballement thermique en raison de leur composition chimique, réduisant la probabilité d’un incendie de batterie.

L’autonomie est un autre facteur qui influe sur l’adoption des véhicules électriques. Bien que les batteries LFP aient généralement une densité d’énergie plus faible, donc une autonomie plus faible, elles ont des propriétés de charge supérieures et peuvent être chargées à 100 % à un taux presque stable, tandis que les batteries NMC ne doivent être chargées qu’entre 80 et 90 % pour réduire leur dégradation au fil du temps. La portée efficace d’un VE utilisant une batterie LFP à la composition chimique actuelle serait donc comparable à celle d’une batterie NMC.

L’amélioration de la fabrication des batteries LFP en Amérique du Nord a été lente en raison des coûts associés aux frais de licence pour l’utilisation du brevet du LFP. L’entité qui détenait le brevet pour la fabrication et l’utilisation du LFP comme matériau de batterie a conclu un accord avec l’industrie chinoise de la batterie il y a une dizaine d’années. Dans l’accord, l’entité ne facturerait pas aux équipementiers chinois de droits de licence pour le LFP produit et utilisé en Chine. Cet accord a conféré à la Chine un avantage considérable en matière d’expertise opérationnelle et d’expérience dans la production de batteries LFP de haute qualité à grande échelle. L’expiration récente de ces brevets et licences a ouvert la voie à une augmentation des investissements des producteurs nord-américains dans les LFP. Ces producteurs devront toutefois établir des partenariats avec des fabricants expérimentés pour concurrencer efficacement la Chine.

« La technologie LFP a le potentiel de façonner l’avenir du paysage des véhicules électriques. »

Malgré un coût plus faible, un meilleur bilan de sécurité, une autonomie améliorée et la capacité unique des batteries LFP à supporter des cycles de charge complets (allant de 0 à 100 %, tandis que les batteries comme NMC ou NCA sont généralement limitées à des cycles de charge partiels entre 20 et 80 %), le marché nord-américain a maintenu des perspectives plus prudentes quant à l’adoption des batteries LFP. Tous ces facteurs contribueront à ce que la demande potentielle des véhicules électriques alimentés par des batteries LFP représente plus de 30 % des ventes de véhicules électriques neufs au cours de la prochaine décennie. L’évolution de l’industrie au cours des deux prochaines années façonnera la trajectoire de l’adoption des batteries LFP.

Pour les parties prenantes de l’ensemble de la chaîne de valeur des véhicules électriques, la connaissance des principaux indicateurs de l’adoption des batteries LFP suggère des répercussions sur la dynamique stable de l’industrie. Des signes prometteurs de l’adoption des batteries LFP sont les engagements importants pris par les équipementiers nord-américains à utiliser ce type de batteries. Par exemple, Ford a récemment annoncé un contrat de licence avec l’entreprise chinoise CATL pour établir une giga-usine à batteries LFP, qui s’inscrit dans la stratégie diversifiée de Ford en matière de technologie des batteries. Tesla prévoit également construire une nouvelle giga-usine à batteries LFP au Texas.

Cette évolution témoigne de l’intérêt croissant pour les batteries LFP comme solution de rechange viable aux batteries NMC. De plus, les nouveaux plans de projets de batteries LFP des producteurs de matériaux actifs de cathode à grande échelle permettraient de corroborer le scénario d’une adoption élevée de la technologie LFP. L’an dernier, le fabricant de produits chimiques israélien ICL Group a annoncé un projet de production de matériaux de cathode LFP à St. Louis, au Missouri, qui devrait être opérationnel d’ici 2024.

Nano One, Gotion, Mitra Chem et ICM Group ont également annoncé des projets LFP respectifs, signalant un intérêt croissant de l’industrie pour les investissements en LFP. Les principaux équipementiers automobiles, qui ont joué un rôle actif dans l’élaboration de leurs chaînes d’approvisionnement en batteries, seront le plus important facteur d’adoption des batteries LFP. GM, Mercedes-Benz, BMW et Hyundai font partie des entreprises qui explorent des partenariats stratégiques, des stratégies d’investissement direct et d’autres mécanismes dans l’espoir de saisir l’occasion des batteries LFP en tenant compte des efforts plus vastes de localisation et d’approvisionnement en matières premières.

Le LFP est également susceptible de devenir la composition chimique de choix pour le stockage des batteries. Contrairement aux VE, les clients du secteur du stockage d’énergie sont principalement motivés par le coût et adopteront rapidement les batteries LFP. La faible densité énergétique des batteries LFP par rapport aux batteries NMC est moins préoccupante puisque l’espace n’est pas une limite pour le stockage de l’énergie. Le développement accru des batteries au lithium-ion dans le secteur automobile a facilité la compétitivité des coûts de batteries similaires pour le stockage d’énergie fixe. Ainsi, les coûts diminueront et l’adoption des VE augmentera à mesure que cette courbe d’expérience progresse.

L’adoption de la technologie LFP améliore également la stabilité de la chaîne d’approvisionnement des batteries pour les VE et le stockage d’énergie, ce qui profite tant aux utilisateurs qu’aux producteurs. Le phosphate produit en Amérique du Nord à des fins agricoles a le potentiel d’être utilisé dans des produits de qualité supérieure comme les batteries LFP tout en conservant son utilité en agriculture. Pour tirer pleinement parti des avantages de l’économie américaine, l’industrie du phosphate devra augmenter ses capacités pour inclure les batteries.

Il en va de même pour la chaîne d’approvisionnement en lithium, où les États-Unis ne disposent que d’un faible pourcentage des réserves mondiales, et où la recherche de sources locales est devenue une priorité pour le gouvernement américain. Le projet de lithium de Smackover, en Arkansas, qui utilise le lithium présent dans la saumure résiduelle des installations de traitement de brome existantes, est un exemple de localisation de la chaîne d’approvisionnement en matières premières des batteries. Une autre source de lithium trouvée aux États-Unis est un type de lithium dérivé de saumure de champ pétrolifère présent dans la solution salée qui remonte à la surface pendant la production de pétrole et de gaz. La production nationale des matières premières contenues dans une batterie LFP présente un avantage important, car l’Amérique du Nord peut réaliser une production importante en atteignant le seuil fixé par l’Inflation Reduction Act (IRA). L’adoption de la technologie LFP améliorera la stabilité de la chaîne d’approvisionnement des batteries pour les VE et le stockage d’énergie, ce qui profitera tant aux utilisateurs qu’aux producteurs.

Bien qu’elle en soit encore à un stade précoce, la technologie LFP a le potentiel de façonner l’avenir du paysage des véhicules électriques, ce qui représente une occasion d’affaires pour les constructeurs automobiles ainsi que pour les producteurs de matières premières et de produits intermédiaires.

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