La France et plus de 190 pays se sont engagés à limiter le réchauffement climatique de la planète sous la barre des deux degrés. Des dizaines de ces pays se sont aussi fixé l’objectif d’atteindre zéro émission nette de CO2 en 2050.
Pour respecter ces objectifs, les États, les scientifiques et les experts s’accordent sur le déploiement massif des technologies bas carbone, et notamment les voitures électriques. Or, la clé du marché des véhicules électriques repose sur les batteries. Ces dernières représentent entre 30 et 40 % de la valeur d’un véhicule électrique. L’électrification des véhicules en Europe est l’un des principaux moteurs de croissance du marché des batteries. La production à grande échelle de batteries revêt un enjeu stratégique de la transition énergétique.
La production de batteries dans le secteur automobile : un défi de souveraineté économique pour l'Union européenne
La production de batteries n'est pas seulement une question de compétitivité industrielle, c'est aussi une question de souveraineté économique et ce, à différents niveaux :
1. Une indépendance stratégique
- Dépendre des importations de batteries, principalement en provenance d'Asie, expose l'Europe à des risques géopolitiques et économiques. Des tensions commerciales ou des ruptures dans la chaîne d'approvisionnement peuvent engendrer des conséquences désastreuses pour l'industrie automobile européenne.
- En renforçant ses capacités de production, l'Europe peut réduire sa dépendance et garantir une autonomie stratégique dans un secteur clé.
2. L’emploi et la compétitivité
- Le développement d'une industrie européenne des batteries peut générer des milliers d'emplois à haute valeur ajoutée, dans la fabrication, la recherche et les services associés.
- En maîtrisant la technologie et la production, les entreprises européennes amélioreront leur compétitivité face à une concurrence asiatique féroce, non seulement dans le secteur des véhicules électriques, mais aussi dans d'autres applications industrielles et énergétiques.
3. La transition énergétique
- Pour atteindre les objectifs climatiques ambitieux de l'UE, les véhicules électriques vont devenir la norme dès 2030, de manière anticipée puisque la règlementation exige le passage vers l’électrique à partir de 2035. Une production locale de batteries soutient cette transition en réduisant l'empreinte carbone associée au transport des batteries et en facilitant le contrôle de leur cycle de vie, y compris le recyclage.
- Les batteries sont également essentielles pour le stockage d'énergies renouvelables, ce qui est crucial pour stabiliser les réseaux électriques et intégrer les sources d'énergie intermittentes comme l'éolien et le solaire.
L'Union européenne doit développer sa propre capacité de production de batteries pour sécuriser son avenir énergétique et industriel.
« La France et le reste des membres de l'UE ont un retard significatif à rattraper en matière de technologie et de production de batteries » constate Claude Núñez, Directeur du centre Motorisations et mobilité durable d’IFP School.
Ce retard s'explique par plusieurs facteurs historiques et économiques :
1. Domination asiatique
- Les leaders mondiaux de la production de batteries se sont largement concentrés en Asie, avec des entreprises comme CATL en Chine, LG Chem, Samsung SDI en Corée du Sud, ou encore Panasonic au Japon. Ces entreprises ont bénéficié de politiques gouvernementales sur la durée, d'années d'expérience avec un passage à l’échelle industrielle au profit d’un marché local (la Chine), de subventions d’États, d’aides et d’investissements massifs en recherche et développement, et d'une intégration verticale de leur chaîne d'approvisionnement. Parmi ces leaders, aucun acteur européen ne figure !
2. Situation géopolitique
- Les États-Unis mènent une stratégie agressive dans la production de batteries grâce aux aides et investissements majeurs prévus dans le cadre de l’Inflation Reduction Act (IRA). Adopté en août 2022, ce texte subventionne les batteries américaines à concurrence de 45 dollars par KWh et 10 % du coût de production de minéraux et matériaux critiques. La politique du gouvernement Biden vise à relocaliser dans le pays la fabrication de technologies essentielles pour l’avenir de l’énergie propre et des transports.
- Les États-Unis ont mis en œuvre une stratégie globale pour protéger les secteurs de l'automobile et de la fabrication de batteries contre l'afflux de véhicules électriques (VE) et de batteries en provenance d'Asie, en particulier de Chine. Cette stratégie inclut des mesures politiques fortes et des incitations économiques visant à stimuler la production nationale et à réduire la dépendance à l'égard des importations étrangères (augmentation des droits de douane, subventions et crédits d’impôt pour accroître la capacité de production de batteries sur le sol américain).
- Face à ces politiques de protectionnisme américaines et une certaine prudence européenne, l’Asie et la Chine en particulier ont concentré leurs forces pour développer et exporter leurs batteries vers l’Europe.
- L'UE a considéré pendant longtemps que l’accès aux technologies asiatiques à bas prix était une opportunité pour avoir accès à des véhicules électriques moins onéreux. Elle a donc tardé à mettre en place une stratégie globale pour se protéger et pour développer un écosystème local autour de la batterie. Mais cette situation a évolué. L’UE élabore sa propre stratégie à travers des réglementations strictes, des droits de douane et des investissements importants dans les capacités de production nationales.
L’UE ambitionne à présent de s’imposer sur le marché mondial des batteries, qui pourrait atteindre 45 milliards d’euros dès 2027 selon les estimations du cabinet BCG.
Des gigafactories de production de batteries fleurissent partout en Europe. En France, on assiste à l’émergence de la « vallée de la batterie » dans les Hauts de France, où des projets ont déjà été lancés à Dunkerque, Douai et Douvrin (Verkor, Envision AESC, ACC). Un véritable écosystème est en train de se créer.
Une nouvelle formation à IFP School dédiée aux métiers de la batterie
La production de batteries plus performantes et compétitives est un défi industriel, mais aussi humain car il faudra recruter (et donc former) du personnel compétent.
Pour répondre aux besoins croissants en matière de compétences nouvelles et participer à la dynamique industrielle de production responsable de batteries, IFP School ambitionne de lancer en septembre 2025 un nouveau programme Mastère spécialisé® « Battery Engineering », sous réserve de l'obtention de la labellisation par la Conférence des Grandes Écoles.
Dispensé en anglais, ce cursus d’un an portera sur l’ensemble de la chaîne de valeur des batteries. La formation s’adressera aux titulaires d’un diplôme d’ingénieur ou équivalent (niveau bac+4 ou bac+5) ainsi qu’aux professionnels(-lles) désireux(-reuses) de se former aux métiers de la filière batterie.
S’appuyant sur une pédagogie « learning by doing » chère à l’École, cette formation sera structurée autour de six modules pédagogiques :
- les matériaux stratégiques;
- la conception des batteries ;
- la fabrication des cellules, des modules et des packs des batteries ;
- l’utilisation des batteries (stations de recharge et smart grid) ;
- le traitement de fin de vie (recyclage ou réutilisation) ;
- l’utilisation de l’IA dans les secteur des batteries.
Ce programme est conçu pour apporter une compréhension globale de la chaîne de valeur des batteries, englobant chaque étape de l'économie circulaire :
- Dimensions techniques : maîtriser les principes de la conception, de l'ingénierie et des processus de fabrication des batteries ;
- Paysage réglementaire : naviguer dans les politiques et réglementations complexes qui régissent l'industrie des batteries ;
- Applications industrielles : comprendre les processus industriels et les innovations dans la technologie des batteries ;
- Normes de sécurité : connaître les protocoles de sécurité essentiels pour l'utilisation et la manipulation des batteries ;
- Considérations environnementales : évaluer les aspects environnementaux de la production, de l'utilisation et du recyclage des batteries ;
- Analyse du cycle de vie : évaluer le coût et l'impact environnemental du cycle de vie des batteries ;
- Utilisation de l’intelligence artificielle : maîtriser les méthodes et outils du data science et le machine learning dans le processus de conception et usage des batteries.
Rencontre avec Claude Núñez, Directeur du centre Motorisations et mobilité durable et porteur du futur programme Mastère spécialisé® « Battery Engineering »
1. Vous avez récemment participé à un salon professionnel sur les batteries. Pouvez-vous nous en dire plus ?
Le Salon Advanced Automotive Battery Conference (AABC) a eu lieu du 13 au 16 mai derniers à Strasbourg, rassemblant des intervenants issus de Accelera by Cummins, Audi, BMW, CATL, Daimler, General Motors, LG Energy Solution, Northvolt, Porsche, Stellantis, Tesla Motors, et bien d'autres. L'événement a mis en lumière les derniers progrès dans la technologie des batteries et les tendances futures du secteur, ainsi que les prévisions du marché des batteries .
Le Salon AABC offre une plateforme idéale pour explorer les innovations en matière de batteries, échanger sur les défis actuels et futurs, et établir des contacts avec des professionnels de l'industrie.
Voici une synthèse de certains points présentés dans les conférences auxquelles j’ai pu assister :
a. Chimies de batteries
Les présentations ont surtout mis en lumière trois chimies :
- les batteries « High-Nickel Cathode » à partir de NMC ou NCA,
- les batteries tout solide ou Solid-State,
- et les batteries au sodium.
Les défis technologiques des cathodes à haute teneur en nickel relèvent de :
- La stabilité thermique : les cathodes à forte teneur en nickel ont tendance à avoir une stabilité thermique plus faible, ce qui augmente le risque d'emballement thermique ;
- La complexité de fabrication : la production de cathodes à haute teneur en nickel nécessite des techniques avancées pour garantir l'uniformité de la taille et de la distribution des particules.
Les défis technologiques des batteries Solid-State à relever sont d’une autre nature :
- La complexité et le coût des méthodes de fabrication ;
- La compatibilité des matériaux entre l'électrolyte solide et les électrodes ;
- L'obtention d'une conductivité ionique élevée dans les électrolytes solides à température ambiante reste un domaine de recherche et de développement actif.
Concernant les batteries sodium-ion, les avantages principaux sont bien connus :
- La stabilité thermique supérieure à celle des batteries lithium-ion, réduisant ainsi le risque d'emballement thermique ;
- La disponibilité des matériaux et l’impact sur l'environnement ;
- Le sodium est plus largement disponible que le lithium, ce qui réduit l'impact environnemental lié à l'extraction minière ;
- La disponibilité généralisée du sodium garantit une chaîne d'approvisionnement plus durable et moins soumise à des contraintes géopolitiques.
Le défi technologique majeur reste néanmoins la durabilité. Les batteries sodium-ion ont tendance à avoir une durée de vie plus courte en raison de la dégradation plus rapide des électrodes, ce qui peut constituer un obstacle pour une utilisation dans le secteur automobile.
b. Développement durable, économie circulaire et recyclage
Le sujet de l’économie circulaire et du recyclage a été aussi très présent tout au long des conférences du salon AABC. Voici quelques dates clés et seuils de recyclabilité à retenir :
2024 : à partir du 18 août 2024, les fabricants devront calculer et déclarer l'empreinte carbone des batteries. Ils devront notamment fournir une « déclaration d'empreinte carbone » pour chaque modèle de batterie, qui sera accessible via un QR code apposé sur la batterie à partir du 18 février 2027.
2025 : l’objectif de récupération sera de 90 % pour le cobalt, le cuivre, le plomb et le nickel, et de 35 % pour le lithium.
2027 : introduction des exigences de déclaration de contenu recyclé pour les batteries industrielles et automobiles.
2030 : objectifs de récupération de 95 % pour le cobalt, le cuivre, le plomb et le nickel, et 70 % pour le lithium.
2035 : objectifs de contenus recyclés révisés soit 20 % pour le cobalt, 10 % pour le lithium, et 12 % pour le nickel, avec le taux de plomb restant à 85 %. Ces objectifs de contenus recyclés vont probablement encore évoluer.
Le sujet du passeport batterie a également été évoqué : il s’agit de la mise en place d'un système de passeport électronique pour chaque batterie industrielle et chaque véhicule électrique à partir du 18 février 2027. Ce passeport devrait contenir plus de 90 points répertoriés, incluant des détails sur le fabricant, la composition des matériaux, le manuel de démontage, et les données de santé de la batterie. L’objectif est principalement de donner des informations sur la durabilité, l'empreinte carbone, le contenu recyclé, la provenance responsable des matériaux, la sécurité et l’usage de la batterie.
2. L’actualité du secteur automobile est très agitée ; quel regard portez-vous sur la situation aujourd’hui dans l’électrification du secteur automobile ?
Le secteur de la mobilité, et celui de l’automobile en particulier traverse une période de grands changements depuis 2018… Il s’agit d’une véritable transformation aussi bien au niveau des organisations, des produits mais aussi des compétences. Les périodes de transition et de fortes évolutions technologiques sont naturellement agitées et il faut toujours, selon moi, être en mesure de se projeter sur le moyen/long terme et éviter de se focaliser sur la volatilité du marché ou des décisions prises sur le court terme. C’est par ailleurs dans ces périodes de transitions que la valeur ajoutée d’IFP School devient encore plus importante pour accompagner les industriels sur leurs besoins de montée en compétences des jeunes ingénieur(e)s. Nous devons donc prendre du recul et garder notre cap malgré les aléas que le secteur traverse cette année.
Certes le marché des véhicules électriques (VE) en Europe a connu une décélération significative au cours du premier semestre 2024 (parfois même une baisse dans certains pays). Ce déclin peut être attribué à plusieurs facteurs, notamment la suppression progressive des subventions sur les principaux marchés, la concurrence asiatique et un ralentissement économique plus large ayant un impact sur le budget de nos concitoyens.
En France, les volumes des ventes des VE au cours du premier trimestre 2024 n'ont progressé que d'environ 15 %, un taux de croissance bien inférieur à celui des années précédentes. Il s'agit d'une décélération par rapport à ce qui avait été observé au cours de la même période en 2023.
Même situation en Allemagne qui a connu un déclin notable des ventes de VE, avec une baisse de 14,1 % des immatriculations de VE au premier trimestre 2024. L'arrêt des subventions en 2023 a eu un impact significatif, entraînant une baisse globale de 5 % des ventes de voitures électriques par rapport à l'année précédente.
L'Italie à son tour, a connu une baisse significative des ventes de VE, avec une réduction de 20 % au premier trimestre 2024 par rapport à la même période en 2023.
Face à cette situation, tous les constructeurs européens cherchent à réduire leurs coûts. Une des stratégies envisagées est l’intégration verticale de certains composants plutôt que de dépendre de fournisseurs externes, et cette internalisation commence par les batteries !
Les raisons de cette intégration verticale sont de différentes natures :
- D’abord la recherche d’une réduction des coûts. Les économies d'échelle et l'intégration verticale permettent de réduire les coûts de fabrication. La production interne permet aussi de diminuer les coûts de transport, de logistique et d'éviter les marges des fournisseurs.
- L’amélioration des marges est une conséquence directe de cette stratégie ; en contrôlant directement la production, les constructeurs peuvent optimiser les processus et les technologies pour maximiser les marges.
- La sécurisation de l'approvisionnement est un facteur clé : la dépendance réduite aux fournisseurs externes minimise les risques liés aux perturbations de la chaîne d'approvisionnement. Par exemple, les partenariats stratégiques pour l'approvisionnement en matériaux critiques comme le lithium garantissent une stabilité à long terme.
Quelques exemples et projections :
- Stellantis a formé une coentreprise avec TotalEnergies (Automotive Cells Company - ACC) pour construire des gigafactories en France et en Allemagne, visant une capacité combinée de 50 GWh d'ici 2030. Cette initiative devrait fournir des batteries pour environ un million de VE par an.
- Volkswagen investit massivement dans des gigafactories pour atteindre une capacité de production de 240 GWh d'ici 2030. Ce constructeur investit aussi dans les usines de recyclage. Cela devrait suffire pour alimenter environ 3 millions de VE par an.
3. IFP School s’apprête à lancer un nouveau programme dédié à la filière batteries. Quels sont les objectifs de l’École ?
Notre rôle est d’anticiper les besoins futurs en compétences et d’accompagner ainsi nos partenaires industriels en formant les ingénieurs de demain. Les objectifs fixés par l’UE et par les constructeurs automobiles sont très ambitieux. Le besoin en batteries lithium-ion en Europe devrait croître à un taux annuel de plus 15 % jusqu'en 2030, atteignant une valeur de 16 milliards d’euros. La demande estimée est de 1 200 GWh par an d'ici 2040. Cette croissance nécessite des ingénieur(e)s spécialisé(e)s capables de concevoir, développer, produire et gérer les technologies de batteries actuelles et futures. Les besoins en compétences dans le domaine devraient représenter 15 000 emplois directs (30 % d’ingénieur(e)s) d’ici à 2032 d’après les projections des différentes gigafactories et un pic est attendu sur tous les postes, de l’ingénieur(e) aux conducteurs de ligne, en 2027. Notre programme Mastère spécialisé® sur les batteries vise à préparer les élèves et leur donner une vision de l’économie circulaire et de l’ensemble de la chaîne de valeur de la batterie, pour ainsi accompagner les besoins des industriels dans ce secteur. Si le développement des batteries est aujourd’hui porté principalement par le secteur automobile, il s'étend également à d'autres domaines tels que le stockage d'énergie stationnaire pour intégrer les énergies renouvelables et intermittentes dans les réseaux électriques, l'électronique grand public et les applications industrielles. Les fondamentaux sont les mêmes et les compétences adressées dans notre programme sont transversales et transposables d’un secteur à l’autre. Le programme Mastère spécialisé® abordera des problématiques variées telles que la gestion de la production, la conception des cellules, modules et packs de batteries, l'optimisation des performances des batteries, le développement de nouvelles technologies, la fabrication des batteries ou encore le recyclage.
Nos partenaires industriels ont besoin de notre aide pour répondre aux défis qui les attendent, et nous allons répondre présents. En formant des ingénieur(e)s spécialisé(e)s, notre programme soutiendra l'innovation et le développement technologique nécessaire pour répondre aux défis de la transition énergétique et de l'industrialisation durable.
4. Avez-vous identifié des partenariats industriels pour ce programme ?
Le programme Mastère spécialisé® « Battery Engineering » bénéficie déjà du soutien de grands noms de l'industrie de la mobilité tels qu'ACC (Automotive Cells Company), Renault Ampère et Stellantis, et le soutien de notre maison mère IFP Energies nouvelles. Ces partenaires nous accordent leur confiance et sont particulièrement exigeants quant à leurs besoins de montée en compétences.
Nous aspirons à développer nos partenariats avec d’autres fabricants de batteries français comme Verkor, SAFT, Bolloré, Tiamat et également avec des acteurs internationaux implantés sur le territoire français comme ProLogium Technology Co. ou Envision Energy. Notre ambition est d’accompagner l’ensemble des acteurs de la chaîne de valeur de la batterie au niveau européen, raison pour laquelle ce programme sera proposé en anglais.
Notre programme est en cours d’élaboration en étroite collaboration avec les experts des entreprises partenaires. Dans un premier temps, nous avons identifié ensemble les compétences clés nécessaires pour répondre aux défis actuels et futurs du secteur des batteries. L'objectif est de construire un programme qui soit parfaitement adapté aux besoins opérationnels et stratégiques de nos partenaires industriels, garantissant ainsi une formation en phase avec les réalités du terrain.
Nos élèves bénéficieront d'un enseignement de pointe, aligné sur les standards et les exigences des leaders du secteur, assurant ainsi leur préparation optimale pour intégrer et contribuer efficacement à ces entreprises innovantes.
Article écrit par : Claude Núñez et Meyling Siu