Le problème du « vieillissement » est omniprésent. C'est désormais au tour du secteur des batteries.
« Un grand nombre de batteries de véhicules à énergie nouvelle verront leur garantie expirer dans les huit prochaines années, et il est urgent de résoudre le problème de la durée de vie des batteries. » Li Bin, président-directeur général de NIO, a récemment averti à plusieurs reprises que si ce problème n'était pas traité correctement, des coûts énormes seraient engagés pour résoudre les problèmes ultérieurs.
Cette année est particulière pour le marché des batteries électriques. En 2016, mon pays a mis en place une garantie de 8 ans ou 120 000 kilomètres pour les batteries des véhicules à énergies nouvelles. Aujourd'hui, les batteries des véhicules à énergies nouvelles achetés au cours de la première année de garantie approchent ou atteignent la fin de la période de garantie. Les données montrent qu'au cours des huit prochaines années, plus de 19 millions de véhicules à énergies nouvelles entreront progressivement dans le cycle de remplacement des batteries.
Pour les constructeurs automobiles qui souhaitent se lancer dans le secteur des batteries, il s’agit d’un marché à ne pas manquer.
En 1995, le premier véhicule à énergie nouvelle de mon pays est sorti des chaînes de montage : un bus 100 % électrique baptisé « Yuanwang ». Au cours des vingt dernières années, l'industrie chinoise des véhicules à énergie nouvelle a connu un lent développement.
En raison du faible niveau sonore et de la présence majoritaire de véhicules en fonctionnement, les utilisateurs ne bénéficient pas encore de normes de garantie nationales unifiées pour le cœur des véhicules à énergies nouvelles : la batterie. Certaines provinces, villes ou constructeurs automobiles ont également élaboré des normes de garantie pour les batteries, la plupart offrant une garantie de 5 ans ou 100 000 kilomètres, mais leur force contraignante est limitée.
Ce n'est qu'en 2015 que les ventes annuelles de véhicules à énergies nouvelles dans mon pays ont dépassé les 300 000 unités, devenant ainsi une force nouvelle incontournable. De plus, l'État met en place des politiques « financières » telles que des subventions aux énergies nouvelles et des exonérations de taxe à l'achat pour promouvoir le développement des énergies nouvelles, et les constructeurs automobiles et la société travaillent également de concert.
En 2016, la politique nationale unifiée de garantie des batteries est entrée en vigueur. La période de garantie de 8 ans ou 120 000 kilomètres est bien plus longue que celle de 3 ans ou 60 000 kilomètres du moteur. En réponse à cette politique et afin de développer les ventes de nouvelles énergies, certains constructeurs automobiles ont étendu la période de garantie à 240 000 kilomètres, voire à vie. Cela revient à rassurer les consommateurs souhaitant acheter des véhicules à énergies nouvelles.
Depuis lors, le marché des nouvelles énergies de mon pays est entré dans une phase de croissance à double vitesse, avec des ventes dépassant le million de véhicules pour la première fois en 2018. L'année dernière, le nombre cumulé de véhicules à nouvelles énergies avec une garantie de huit ans a atteint 19,5 millions, soit une augmentation de 60 fois par rapport à il y a sept ans.
Parallèlement, entre 2025 et 2032, le nombre de véhicules à énergie nouvelle dont la garantie des batteries est expirée augmentera également d'année en année, passant de 320 000 initialement à 7,33 millions. Li Bin a souligné qu'à partir de l'année prochaine, les utilisateurs seront confrontés à des problèmes tels que la fin de la garantie des batteries, la durée de vie variable des batteries des véhicules et les coûts élevés de remplacement des batteries.
Ce phénomène sera plus marqué dans les premiers lots de véhicules à énergies nouvelles. À cette époque, la technologie des batteries, les procédés de fabrication et le service après-vente manquaient de maturité, ce qui entraînait une faible stabilité des produits. Vers 2017, les incendies de batteries électriques se sont multipliés. La sécurité des batteries est devenue un sujet brûlant dans l'industrie et a également affecté la confiance des consommateurs dans l'achat de véhicules à énergies nouvelles.
Actuellement, on estime généralement dans l'industrie que la durée de vie d'une batterie est d'environ 3 à 5 ans, et que celle d'une voiture dépasse généralement 5 ans. La batterie est le composant le plus coûteux d'un véhicule à énergies nouvelles, représentant généralement environ 30 % du coût total du véhicule.
NIO fournit des informations sur les coûts de remplacement des batteries après-vente pour certains véhicules à énergies nouvelles. Par exemple, la capacité de la batterie d'un modèle 100 % électrique (nom de code « A ») est de 96,1 kWh, et le coût de remplacement peut atteindre 233 000 yuans. Pour deux modèles à autonomie prolongée d'environ 40 kWh, le coût de remplacement dépasse 80 000 yuans. Même pour les modèles hybrides dont la capacité électrique ne dépasse pas 30 kWh, le coût de remplacement avoisine les 60 000 yuans.
« Certains modèles de constructeurs amis ont parcouru un million de kilomètres, mais trois batteries ont été endommagées », a déclaré Li Bin. Le coût de remplacement de ces trois batteries a dépassé le prix de la voiture elle-même.
Si le coût de remplacement d'une batterie est converti en 60 000 yuans, les 19,5 millions de véhicules à énergies nouvelles dont la garantie expirera dans huit ans créeront un nouveau marché de mille milliards de dollars. Des sociétés minières de lithium en amont aux fabricants de batteries électriques en milieu de chaîne, en passant par les constructeurs automobiles intermédiaires et en aval et les revendeurs après-vente, tous en bénéficieront.
Si les entreprises veulent obtenir une plus grande part du gâteau, elles doivent rivaliser pour voir qui peut développer une nouvelle batterie capable de mieux conquérir le « cœur » des consommateurs.
Au cours des huit prochaines années, près de 20 millions de batteries de véhicules entreront dans le cycle de remplacement. Les fabricants de batteries et les constructeurs automobiles souhaitent tous s'emparer de ce marché.
Tout comme l'approche diversifiée du développement des nouvelles énergies, de nombreuses entreprises ont également indiqué que la technologie des batteries adopte des configurations multi-lignes telles que le lithium-phosphate de fer, le lithium ternaire, le lithium-phosphate de fer-manganèse, les batteries semi-solides et les batteries entièrement solides. À ce stade, les batteries au lithium-phosphate de fer et au lithium ternaire sont les plus répandues, représentant près de 99 % de la production totale.
Actuellement, la norme nationale de l'industrie en matière d'atténuation de la batterie ne peut pas dépasser 20 % pendant la période de garantie et exige que l'atténuation de la capacité ne dépasse pas 80 % après 1 000 cycles de charge et de décharge complets.
Cependant, en pratique, il est difficile de respecter cette exigence en raison des effets des charges et décharges à basse et haute température. Les données montrent qu'actuellement, la plupart des batteries ne présentent qu'un niveau de charge de 70 % pendant la période de garantie. Dès que ce niveau tombe en dessous de 70 %, leurs performances diminuent considérablement, l'expérience utilisateur est fortement affectée et des problèmes de sécurité apparaissent.
Selon Weilai, la baisse de durée de vie des batteries est principalement liée aux habitudes d'utilisation des automobilistes et aux méthodes de stockage, dont 85 % sont responsables. Certains praticiens ont souligné que de nombreux nouveaux consommateurs d'énergie sont aujourd'hui habitués à la charge rapide pour se ressourcer, mais qu'une utilisation fréquente de cette technologie accélère le vieillissement des batteries et réduit leur durée de vie.
Li Bin estime que 2024 est une échéance cruciale. « Il est nécessaire d'élaborer un meilleur plan d'autonomie des batteries pour les utilisateurs, l'ensemble du secteur et même la société tout entière. »
Compte tenu du développement actuel de la technologie des batteries, la conception des batteries longue durée est plus adaptée au marché. Les batteries dites longue durée, également appelées « batteries sans atténuation », sont basées sur les batteries liquides existantes (principalement les batteries au lithium ternaire et au carbonate de lithium) et bénéficient d'améliorations nanotechnologiques des matériaux des électrodes positive et négative afin de retarder leur dégradation. L'électrode positive est enrichie d'un « agent de recharge en lithium » et l'électrode négative est dopée au silicium.
Le terme industriel est « dopage au silicium et recharge au lithium ». Certains analystes ont indiqué que lors de la charge d'une nouvelle source d'énergie, notamment en cas de charge rapide fréquente, une « absorption du lithium » se produit, c'est-à-dire une perte de lithium. La recharge au lithium peut prolonger la durée de vie de la batterie, tandis que le dopage au silicium peut réduire le temps de charge rapide.
En réalité, les entreprises concernées travaillent d'arrache-pied pour améliorer la durée de vie des batteries. Le 14 mars, NIO a dévoilé sa stratégie en matière de batteries longue durée. Lors de la réunion, NIO a expliqué que son système de batterie à très haute densité énergétique de 150 kWh, développé par NIO, présente une densité énergétique supérieure à 50 % à volume constant. L'année dernière, le Weilai ET7 a été équipé d'une batterie à 150 degrés pour des tests réels, et la durée de vie de la batterie CLTC a dépassé les 1 000 kilomètres.
NIO a également développé une batterie à diffusion thermique à cellules CTP souples de 100 kWh et une batterie hybride ternaire fer-lithium de 75 kWh. La grande cellule cylindrique, dotée d'une résistance interne ultime de 1,6 milliohm, offre une capacité de charge de 5 °C et une autonomie de 255 km avec une charge de 5 minutes.
NIO a déclaré que, grâce à un cycle de remplacement important, la durée de vie des batteries peut encore être maintenue à 80 % après 12 ans, ce qui est supérieur à la moyenne du secteur, qui est de 70 % en 8 ans. NIO s'associe désormais à CATL pour développer conjointement des batteries longue durée, avec pour objectif d'atteindre un niveau de vie d'au moins 85 % à la fin de leur durée de vie, soit 15 ans.
Auparavant, CATL avait annoncé en 2020 avoir développé une « batterie à atténuation nulle » capable d'atteindre une atténuation nulle en 1 500 cycles. Selon des sources proches du dossier, cette batterie a été utilisée dans les projets de stockage d'énergie de CATL, mais aucune nouvelle n'a encore été apportée dans le domaine des véhicules de tourisme à énergies nouvelles.
Au cours de cette période, CATL et Zhiji Automobile ont construit conjointement des batteries d'alimentation utilisant la technologie « supplémentée en lithium dopé au silicium », affirmant qu'elles peuvent atteindre une atténuation nulle et une « combustion jamais spontanée » sur 200 000 kilomètres, et la densité énergétique maximale du noyau de la batterie peut atteindre 300 Wh/kg.
La popularisation et la promotion des batteries longue durée revêtent une certaine importance pour les constructeurs automobiles, les nouveaux utilisateurs d’énergie et même pour l’ensemble de l’industrie.
Tout d'abord, pour les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries, cela accroît leur pouvoir de négociation dans la lutte pour l'établissement de la norme en matière de batteries. Le premier à développer ou à utiliser des batteries longue durée aura plus de poids et occupera un plus grand nombre de marchés. Les entreprises intéressées par le marché du remplacement des batteries sont particulièrement enthousiastes.
Comme chacun sait, mon pays n'a pas encore élaboré de norme unifiée pour les batteries modulaires. À l'heure actuelle, la technologie de remplacement des batteries constitue un domaine d'essai pionnier pour la normalisation des batteries d'énergie. Xin Guobin, vice-ministre de l'Industrie et des Technologies de l'information, a clairement indiqué en juin dernier qu'il étudierait et élaborerait un système de normes pour la technologie de remplacement des batteries et favoriserait l'unification des normes relatives à la taille des batteries, à l'interface de remplacement des batteries, aux protocoles de communication et autres. Cela favorisera non seulement l'interchangeabilité et la polyvalence des batteries, mais contribuera également à réduire les coûts de production et à améliorer l'efficacité de la production.
Les entreprises qui aspirent à devenir une référence sur le marché du remplacement des batteries intensifient leurs efforts. Prenant l'exemple de NIO, grâce à l'exploitation et à la planification des big data, NIO a prolongé la durée de vie et la valeur des batteries du système existant. Cela ouvre la voie à un ajustement des prix des services de location de batteries BaaS. Dans le cadre de ce nouveau service, le tarif de location standard des batteries a été réduit de 980 yuans à 728 yuans par mois, et celui des batteries longue durée de 1 680 yuans à 1 128 yuans par mois.
Certains pensent que la construction d’une coopération en matière d’échange de pouvoir entre pairs est conforme aux orientations politiques.
NIO est un leader dans le domaine du remplacement de batteries. L'année dernière, Weilai a intégré la norme nationale de remplacement de batteries « choisissez-en une parmi quatre ». À ce jour, NIO a construit et exploite plus de 2 300 stations de remplacement de batteries sur le marché mondial et a attiré des constructeurs automobiles comme Changan, Geely, JAC, Chery et d'autres à rejoindre son réseau. Selon les rapports, la station de remplacement de batteries de NIO effectue en moyenne 70 000 remplacements de batteries par jour et, en mars de cette année, elle en a fourni 40 millions à ses utilisateurs.
Le lancement rapide par NIO de batteries longue durée pourrait contribuer à stabiliser sa position sur le marché des échanges de batteries et à renforcer son poids en tant que référence en la matière. Parallèlement, la popularité des batteries longue durée permettra aux marques d'augmenter leurs primes. Une source interne a déclaré : « Les batteries longue durée sont actuellement principalement utilisées dans les produits haut de gamme. »
Pour les consommateurs, si les batteries longue durée sont produites en série et installées dans les voitures, ils n'ont généralement pas besoin de payer pour leur remplacement pendant la période de garantie, ce qui leur permet de bénéficier de la même durée de vie pour la voiture et la batterie. Cela peut également être considéré comme une réduction indirecte des coûts de remplacement des batteries.
Bien que le manuel de garantie des véhicules à énergies nouvelles précise que la batterie peut être remplacée gratuitement pendant la période de garantie, une personne connaissant bien le sujet a indiqué que ce remplacement gratuit est soumis à certaines conditions. « En pratique, le remplacement gratuit est rarement proposé, et il peut être refusé pour diverses raisons. » Par exemple, une marque précise des éléments hors garantie, notamment « l'utilisation du véhicule ». Lors de ce remplacement, la batterie se décharge 80 % plus que sa capacité nominale.
De ce point de vue, les batteries longue durée constituent désormais un marché prometteur. Cependant, la date de leur démocratisation à grande échelle reste à déterminer. Après tout, la théorie de la technologie de rechargement du lithium dopé au silicium est largement débattue, mais elle nécessite encore des vérifications de processus et des tests embarqués avant son application commerciale. « Le cycle de développement d'une technologie de batterie de première génération prendra au moins deux ans », a déclaré un expert du secteur.
Date de publication : 13 avril 2024