Les scientifiques affirment que l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre implique un risque de réchauffement de la planète de 2 °C en moyenne, ce qui aurait de graves conséquences à de nombreux niveaux. Le principal coupable est l'énergie fossile : la manière dont nous l'extrayons, la traitons et l'utilisons. Pour atteindre l'objectif fixé par l'Accord de Paris, des efforts importants doivent être mis en œuvre : maintenir l'augmentation de la température bien en deçà de 2 °C et s'efforcer de la limiter à 1,5 °C. L'augmentation de la part des énergies renouvelables est essentielle à cet égard.
Cette production ne pouvant être gérée de la même manière que dans le cas des sources fossiles ou de l'énergie nucléaire, les besoins en stockage d'énergie seront plus importants. « Les énergies renouvelables ne manquent pas, bien au contraire. A l'échelle mondiale, l'énergie solaire et l'énergie éolienne sont les plus présentes », explique Bo Normark, responsable thématique des réseaux intelligents et du stockage d'électricité chez InnoEnergy, le moteur de l'innovation pour l'énergie durable partout en Europe.
« Si nous pouvons en injecter davantage dans le système énergétique, il y a d'énormes gains à réaliser, notamment parce que cette énergie est propre et parce qu'elle est beaucoup plus efficace que les combustibles fossiles. C'est une association inégalable. » Il continue : « En ce qui concerne le stockage, il s'agissait jusqu'alors de grands dépôts reliés par des lignes de transformateurs, mais aujourd'hui le besoin de stockage plus court s'est accru. Dans de tels cas, les batteries présentent un grand intérêt. »
La transition vers l'électrification à grande échelle est la plus avancée dans l'industrie automobile, pratiquement tous les constructeurs automobiles ayant des projets ambitieux en cours. L'électrification augmente également dans des secteurs tels que l'automatisation, la robotique et la technologie médicale. « A mesure que les batteries s'améliorent, leurs applications s'étendent. Maintenant, il est possible d'alimenter même les gros véhicules avec des batteries », précise Kristina Edström, professeur de chimie inorganique et responsable du Ångström Advanced Battery Center à l'Université d'Uppsala en Suède.
Si cette évolution se poursuit, les cellules de batterie doivent être plus puissantes, sûres, durables et prévisibles. Ce dernier aspect implique de savoir quelle part de la capacité utiliser sans abîmer la batterie. Et plus vous augmentez la quantité d'énergie, plus la sécurité devient importante.
« Il est déjà possible d'augmenter la quantité d'énergie en produisant des batteries beaucoup plus puissantes, mais nous devons d'abord prévenir les réactions indésirables, afin que les batteries n'endommagent pas l'équipement qui les accueille », déclare Kristina Edström. « Il s'agit alors de combiner haute puissance et haute énergie. Aujourd'hui, les batteries sont soit optimisées en puissance, soit optimisées en énergie, mais parfois les deux sont requis : être en mesure de faire fonctionner l'équipement pendant une longue période, mais également de le recharger rapidement. »
L'utilisation accrue des batteries impose de nombreuses exigences : des mesures qui fournissent les conditions propices au passage à l'électrification, un écosystème complet qui fonctionne bien - de l'extraction de la matière première au recyclage des batteries - et qui soit durable à long terme. La plupart des modèles modernes de batteries dépendent de métaux spéciaux ou de composés métalliques qui ne sont pas disponibles en très grandes quantités. Environ un million de tonnes métriques de nickel sont extraites chaque année, par exemple, en comparaison avec les 1,4 milliard de tonnes métriques de fer extraites chaque année. La demande pour les trois principaux « métaux de batterie », à savoir le nickel, le cobalt et le lithium, a considérablement augmenté. « Notamment parce que l'industrie automobile veut sécuriser ses ressources », explique Per Storm, directeur général chez EIT RawMaterials North, le plus grand consortium dans le secteur des matières premières dans le monde.
« A moyen terme, le cobalt représente un gros problème. Il n'est pas extrait dans beaucoup d'endroits et est un produit dérivé d'autres métaux. Et une très grande partie est extraite au Congo, confronté à des préoccupations sociales et environnementales. »
Il continue : « En ce qui concerne le nickel, la capacité de production est supérieure à celle des années 1990, lorsque la Chine s'industrialisait rapidement, et il y a probablement des possibilités de l'accroître. Le lithium est le moins utilisé des trois métaux et sa production peut être augmentée, notamment au Chili et en Bolivie. Je crois que la demande de lithium va augmenter considérablement, mais que le marché est en mesure de répondre à la demande accrue. »
