Les alternatives aux batteries lithium vont jouer un rôle clé dans le stockage stationnaire

Découvrez ci-dessous une tribune d’Alex Holland, senior technology analyst chez IDTechEx, société de conseil sur les technologies émergentes. Selon lui, les alternatives aux batteries au lithium vont jouer un rôle clé dans le stockage stationnaire.

Les annonces de développements de batteries alternatives, de nouvelle génération, sans lithium, y compris les batteries à flux redox, métal-air ou sodium-ion, sont désormais régulières. Malgré l’intérêt porté à ces alternatives, les batteries Li-ion restent le choix dominant pour les appareils grand public, les véhicules électriques et le stockage stationnaire. Cependant, on s’attend à ce que l’importance des batteries autres que celles au lithium augmente considérablement au cours des 10 prochaines années, en particulier dans le secteur du stockage stationnaire de l’énergie. D’ici 2025, IDTechEx prévoit que >10% du marché stationnaire sera représenté par des batteries chimiques sans lithium, contre <5% en 2021.

Part de la technologie des batteries pour le stockage stationnaire de l’énergie en 2025, par GWh.
Source : IDTechEx

Mais pourquoi les alternatives au Li-ion sont-elles explorées compte tenu de leur haute performance, de leur disponibilité et, jusqu’à récemment, de la baisse de leurs coûts ? Tout d’abord, le stockage stationnaire de l’énergie devrait prendre une part plus importante du marché des batteries. Bien que les véhicules électriques soient le plus grand marché de la technologie des batteries et qu’ils le resteront, l’importance du marché stationnaire va croître et une fois que la densité d’énergie pourra être dé-priorisée comme elle peut l’être pour les systèmes de stockage stationnaires, le choix des chimies et des systèmes de batteries deviendra moins restrictif. En particulier, on s’attend à ce qu’un stockage de plus longue durée soit nécessaire pour permettre des niveaux de pénétration plus élevés des sources d’énergie renouvelables variables. Dans ce cas, des technologies moins coûteuses et plus durables sont nécessaires. Les batteries Li-ion auront probablement du mal à exploiter de manière rentable les variations du prix de l’électricité sur des périodes de stockage de six à huit heures, sans parler des jours ou des semaines de stockage qui pourraient éventuellement être nécessaires.

Deuxièmement, les améliorations apportées aux technologies alternatives de batteries contribueront à les rendre plus attrayantes. Un certain nombre d’entreprises travaillent sur une variété de chimies, font la démonstration de prototypes et déploient des systèmes de batteries pour les premiers clients. Dans le secteur stationnaire, les batteries à flux redox basées sur le vanadium ont été relativement bien commercialisées, mais de nouveaux systèmes de financement qui louent l’électrolyte, ou de nouvelles chimies d’électrolyte, peuvent contribuer à alléger la charge des coûts d’investissement. À cette fin, diverses chimies de batteries basées sur le zinc, le fer et d’autres matériaux à faible coût sont également en cours de développement et de commercialisation. L’intérêt pour ces alternatives peut être mis en évidence par certains des financements levés en 2021 par des entreprises développant ces technologies de longue durée, notamment les 200 millions de dollars pour la batterie fer-air de Form Energy, les 144 millions de dollars pour la batterie haute température d’Ambri et les 100 millions de dollars pour la batterie hybride nickel-hydrogène d’Enervenue. Les entreprises développant des technologies de stockage non électrochimiques, telles que Highview Power et Energy Vault, ont également levé des fonds considérables en 2021.

Source : IDTechEx

Enfin, la seconde moitié des années 2020 pourrait bien entraîner des perturbations de l’approvisionnement et des goulots d’étranglement dans l’industrie Li-ion. Le lithium, le cobalt et le nickel pourraient tous être en pénurie et, bien que des alternatives au nickel et au cobalt existent, le lithium est, bien sûr, fondamental pour les batteries Li-ion, qui continueront à être nécessaires pour la grande majorité des véhicules électriques. La sécurité des batteries Li-ion et les références environnementales des matériaux de la chaîne d’approvisionnement Li-ion sont également remises en question. Cela ouvre une opportunité pour les chimies de batteries et les technologies de stockage d’énergie qui utilisent des matériaux moins coûteux et plus largement disponibles et qui peuvent également offrir des avantages supplémentaires en matière de sécurité et d’environnement.

À court terme, la technologie Li-ion continuera de dominer le secteur du stockage de l’énergie. Pour les véhicules électriques à batterie, ce sera encore le cas même à long terme, car il existe peu d’alternatives réalistes en dehors des chimies connexes basées sur le silicium et les anodes en lithium-métal ou les électrolytes solides. Mais pour le stockage stationnaire, les alternatives à l’ion-lithium sont appelées à jouer un rôle de plus en plus important en raison de leur potentiel d’amélioration du coût et de la sécurité, de l’allègement des contraintes d’approvisionnement en matériaux et des exigences souvent moins élevées en matière de densité énergétique dans le secteur stationnaire.

Alex Holland,
IDTechEx