Les batteries sont l'épine dorsale de la transition énergétique. Mais leurs faiblesses sont connues : autonomie limitée, risques pour la sécurité et matières premières critiques. Le nouveau Technology Outlook de l'Académie suisse des sciences techniques SATW montre désormais des pistes pour surmonter ces défis et comment il en résulte également des opportunités pour le site d'innovation suisse.
La solution pour plus de sécurité et de performance dans les batteries pourrait effectivement venir d'une source inattendue, l'industrie horlogère suisse. Les batteries à l'état solide remplacent l'électrolyte liquide inflammable des batteries lithium-ion traditionnelles par des matériaux polymères solides. Résultat : un risque d'incendie et d'explosion nettement plus faible et une densité énergétique plus élevée.
Le "Battery Innovation Hub" de Bienne utilise pour cela un procédé issu de la fabrication de montres. Le "Physical Vapor Deposition" consiste à déposer sous vide une fine couche de lithium métallique de haute pureté. Il s'agit d'une technique de précision qui empêche les dépôts indésirables et augmente ainsi la capacité de stockage et la durée de vie. Le défi reste l'évolutivité : la production est encore coûteuse et limitée pour le marché de masse.
Néanmoins, le potentiel pour l'électromobilité est indéniable. Les batteries à l'état solide promettent une plus grande autonomie, des temps de charge plus courts et une sécurité accrue. Autant de facteurs qui apparaissent régulièrement comme les principales préoccupations dans les sondages sur l'acceptation des voitures électriques.
Alors que les batteries à l'état solide dominent les gros titres, une technologie peu remarquée joue un rôle décisif en arrière-plan. Les TIM, des isolants électriques conducteurs de chaleur, remplissent des interstices d'air microscopiques dans les batteries et créent des ponts thermiques qui empêchent la surchauffe tout en isolant électriquement.
Les exigences envers les TIM ne cessent d'augmenter. Les voitures électriques modernes intègrent de plus en plus les cellules de batterie directement dans la carrosserie au lieu de les placer dans des boîtes séparées. On recherche donc des matériaux ayant une meilleure adhérence, une plus grande résistance et en même temps une bonne élasticité. Et bien entendu, ils doivent aussi être recyclables en raison des réglementations internationales. Une course dans laquelle la Chine a actuellement une longueur d'avance. Les fournisseurs suisses et européens se battent contre les cycles de conception rapides et la pression sur les prix du côté chinois.
Que faire des batteries qui ne sont plus adaptées aux voitures électriques, mais qui possèdent encore 80% de leur capacité ? La réponse réside dans une deuxième utilisation en tant que stockage stationnaire. C'est l'idée que poursuit l'entreprise suisse Modual de Brunnen.
Depuis 2021, Modual transforme les batteries usagées des voitures et des bus électriques en systèmes de stockage pour les ménages équipés d'installations photovoltaïques. Le défi ressemble à un Tetris pour utilisateurs avancés : les batteries de différents fabricants et types doivent être combinées pour former un système de stockage fonctionnel. À cela s'ajoute l'intégration avec les onduleurs et les systèmes de contrôle domestique. Après des installations pilotes réussies, la production en série a démarré en 2022, suivie d'une mise à l'échelle en 2024.
La vision va encore plus loin, car les accumulateurs doivent devenir plus grands. Si ces grands accumulateurs sont un jour mis en réseau, une centrale électrique virtuelle sera créée et contribuera à la stabilité du réseau. À l'avenir, les batteries seront transformées en stockage là où elles sont produites. Cette approche décentralisée permet d'éviter le transport, qui génère beaucoup d'émissions.
mais les voitures électriques peuvent faire bien plus que de servir de fournisseurs de batteries pour des accumulateurs stationnaires. La charge bidirectionnelle fait d'elles des participants actifs au réseau électrique. Les véhicules ne se contentent pas de prélever de l'énergie, ils peuvent aussi réinjecter du courant en cas de besoin et de pics de charge.
Le projet V2X de Mobility et de ses partenaires démontre la faisabilité de cette technologie. cinquante véhicules bidirectionnels répartis sur 40 sites mettent à disposition leurs batteries de stockage groupées pour stabiliser les réseaux électriques. Ils restent toutefois disponibles à tout moment pour les clients. Ce qui fonctionne pour les flottes d'autopartage devrait également être possible pour les voitures électriques privées avec des temps d'immobilisation plus longs. La condition préalable est toutefois un cadre réglementaire adapté.
Malgré toutes les innovations, la question des matières premières reste brûlante. Aujourd'hui, beaucoup de choses en rapport avec les batteries manquent de transparence. Cela concerne l'origine des matériaux, la capacité résiduelle, les cycles de charge ou le vieillissement. C'est pourquoi l'UE introduira à partir de 2027 un passeport numérique pour les batteries à partir de deux kilowattheures. Celui-ci comprendra une centaine de points de données statiques et dynamiques pour chaque batterie.
La start-up biennoise BloqSens développe sa propre solution logicielle pour ces passeports numériques. Un protocole Internet similaire à la blockchain garantit un stockage décentralisé des données et un accès contrôlé tout au long de la chaîne de création de valeur. La transparence profite non seulement aux consommateurs, mais aussi aux entreprises de recyclage qui obtiennent des informations importantes pour une élimination appropriée.
Une batterie en fin de vie présente ses propres défis. La forme, le processus de traitement, les composants et les traces d'utilisation varient fortement. Les vapeurs toxiques et le risque d'incendie font du démontage une activité risquée - des conditions idéales pour l'utilisation de robots.
Mais les robots conventionnels échouent face à la complexité de la tâche. Le Swiss Battery Technology Center de Bienne explore donc de nouvelles voies : Dans un environnement virtuel et photoréaliste, des robots assistés par IA s'entraînent au démontage sur des modèles numériques de batteries. Pour des raisons de sécurité, les compétences acquises sont ensuite testées et affinées sur de fausses batteries avant d'être lâchées sur de vraies batteries de véhicules hors d'usage.
Le Technology Outlook 2025, publié par l'Académie suisse des sciences techniques SATW sur mandat de la Confédération, est le résultat d'un processus de détection précoce de deux ans. 158 expertes et experts de 62 institutions ont été interrogés sur 31 technologies disruptives qui devraient atteindre le stade de produit d'ici trois à cinq ans.
Les exemples de batteries montrent que la Suisse dispose de l'expertise scientifique et d'entreprises innovantes pour jouer un rôle sur ce marché prometteur. Mais la concurrence mondiale est intense. Que ce soit pour les batteries à l'état solide, les TIM ou les passeports numériques, la concurrence chinoise et les cycles de développement rapides mettent les fournisseurs nationaux sous pression.
Le défi pour l'industrie et la politique suisses est d'exploiter les forces existantes tout en améliorant l'évolutivité. La technique de fabrication de précision, la compétence en matière de logiciels et la force d'innovation sont des points de départ importants. Pour générer un succès économique à partir de là, des mesures ciblées sont toutefois nécessaires.
Il s'agit notamment de renforcer les partenariats entre les instituts de recherche et l'industrie afin d'accélérer le transfert de technologie. Des installations pilotes et des projets de démonstration peuvent aider à combler le fossé entre le laboratoire et la production de masse. En outre, des investissements dans des infrastructures de production spécialisées sont nécessaires, par exemple des salles blanches pour la fabrication de batteries à l'état solide.
Enfin, les conditions-cadres réglementaires jouent un rôle décisif. Des incitations pour la charge bidirectionnelle, des normes claires pour les passeports numériques des batteries et des programmes de soutien pour les applications de seconde main peuvent stimuler le marché. Ce n'est que grâce à cet effort coordonné que l'excellence technologique peut également générer un succès économique sur un marché qui est d'une importance capitale pour la transition énergétique.
Le Technology Outlook 2025 est disponible sur le site Internet de la SATW. Cette étude est réalisée tous les deux ans sur mandat de la Confédération et sert de boussole pour le travail stratégique dans l'industrie et l'administration.
