17 startups de batteries prêtes à fournir la percée dont les constructeurs automobiles ont besoin

La technologie de la batterie EV est bonne, mais elle peut être meilleure.

Les batteries lithium-ion de pointe actuelles pour les véhicules de tourisme standard offrent une autonomie d'environ 300 miles et des vitesses de charge de 15 à 20 miles par minute. C'est bien mieux qu'il y a quelques années, mais ce n'est pas là où il faut pour encourager une adoption généralisée afin d'atteindre les objectifs d'émissions de carbone et les objectifs d'électrification fédéraux.

"La vraie difficulté et l'éléphant technologique dans la pièce est qu'il n'y a vraiment aucune technologie actuellement capable de réduire considérablement les coûts du côté de la batterie et de permettre l'adoption généralisée des véhicules électriques", a déclaré Charlotte Hamilton, cofondatrice et PDG de la startup Conamix. "Les technologies existantes sont passionnantes, mais il est très difficile de les réduire à un coût beaucoup plus bas. Il faut vraiment de nouveaux matériaux avant d'obtenir des réductions de prix spectaculaires sur les véhicules électriques."

Trouver un substitut au cobalt - toxique et de plus en plus difficile à obtenir - est l'une des stratégies que les constructeurs automobiles et leurs partenaires de batteries poursuivent, mais il ne reste peut-être pas assez de jus pour que les ingénieurs puissent extraire des chimies lithium-ion standard.

"Tous les regards sont tournés vers les anodes en silicium pour nous faire passer au niveau supérieur", a déclaré Michelle Tokarz, vice-présidente des partenariats et de l'innovation chez Coretec Group, lors d'une conférence organisée en mars par le Laboratoire national d'Argonne.

L'utilisation de silicium à l'anode de la batterie fournit une densité d'énergie plus élevée que l'utilisation de graphite, offrant potentiellement une plus grande portée. Mais la bizarrerie de la physique qui augmente sa densité d'énergie signifie également que le silicium est sujet au gonflement, entraînant des fissures, un problème que Coretec et d'autres startups tentent de résoudre.

Les produits chimiques à base de lithium dits "à l'état solide" sont également de bons candidats pour atteindre les lots des concessionnaires le plus tôt possible. Ils sont plus légers et plus stables que leurs homologues à électrolyte liquide, utilisant des matériaux comme la céramique ou des mélanges de polymères complexes pour obtenir une densité d'énergie plus élevée, une charge plus rapide et une longévité accrue.

Bien sûr, la rareté des gisements de lithium maintient le coût plancher élevé et des batteries basées sur un élément plus abondant seraient les bienvenues. Bien que plus expérimental, le sodium est partout et son obtention est plus respectueuse de l'environnement. Cependant, "actuellement, la stabilité du cycle des batteries sodium-ion haute tension n'est toujours pas aussi bonne que celle des batteries lithium-ion de production de pointe", a déclaré Jason Zhang, chercheur au Pacific Northwest National Laboratory, ajoutant que la densité d'énergie doit également être améliorée.

Rencontrez 17 entreprises travaillant sur de nouvelles conceptions de batteries qui offrent la possibilité d'améliorer les performances et de réduire les coûts.

Siège : Alameda, Californie

PDG : Gene Berdichevsky

La revendication de renommée de Sila Nanotechnologies dans le domaine des batteries pour véhicules électriques consiste à utiliser une anode en silicium au lieu du graphite, qui est généralement la base des anodes lithium-ion d'aujourd'hui.

Dirigée par un ancien employé de Tesla, l'entreprise de 11 ans améliore la densité d'énergie trouvée dans la chimie et la conception des batteries d'aujourd'hui, et permet aux constructeurs automobiles de choisir les bons matériaux pour leurs besoins. Il peut également être utilisé dans les processus de fabrication de batteries existants.

Le matériau en silicium utilisé par Sila bénéficiera éventuellement d'autres innovations, telles que plus de fer et de cuivre remplaçant le nickel et le cobalt dans les cathodes, la céramique au lieu des séparateurs polymères et des électrolytes améliorés.

La première application de la technologie de Sila était dans les bandes de fitness Whoop.

Siège : Fremont, Californie

PDG : Harold Rust

Fondée en 2007, Enovix développe une batterie lithium-ion à anode de silicium 3D. Comme beaucoup d'autres, Enovix a exploité les avantages que les anodes en silicium apportent à une batterie. Les anodes en silicium peuvent stocker beaucoup plus de lithium que le graphite, ce qui donne à une batterie une plus grande énergie.

Une grande partie du travail d'Enovix va au-delà de la chimie de la cellule elle-même. La conception 3D présente des avantages, notamment liés à la sécurité.

La société travaille à l'adaptation de ses solutions, qui sont actuellement disponibles pour les lunettes, les appareils portables, les combinés et les ordinateurs, à l'espace EV.

Siège social : Louisville, Colorado

PDG : Doug Campbell

La startup Solid Power, âgée de 11 ans, utilise une formule à semi-conducteurs pour séduire les clients des constructeurs automobiles.

L'alternative de Solid Power aux batteries lithium-ion utilise des électrolytes solides à base de sulfure qui équilibrent la conductivité et la capacité de traitement dans une cellule de batterie EV.

Solid Power dit que cela diminue le volume de la batterie, réduit la masse de la batterie, donne une plus longue portée par charge de batterie et réduit son coût.

La société est devenue publique dans le cadre d'un accord SPAC de 1,2 milliard de dollars et a été soutenue par les géants de l'automobile Ford et BMW.

Siège : San José, Californie

PDG : Jagdeep Singh

Longtemps soutenue par Volkswagen, la sauce secrète de QuantumScape réside dans la chimie lithium-métal à l'état solide.

Selon QuantumScape, l'utilisation d'un séparateur en céramique solide, qui est ininflammable et qui ne brûle pas, et une construction de batterie qui ne nécessite pas d'anode, ce qui réduit les coûts, sont deux avantages principaux qui améliorent sa technologie par rapport aux batteries nickel-manganèse-cobalt et LFP d'aujourd'hui.

QuantumScape indique également que couper l'anode en graphite ou en silicium augmente la densité d'énergie, tandis que l'élimination du lithium permet une charge plus rapide.

La société est devenue publique via SPAC en novembre 2020.

Siège social : Woburn, Massachusetts

PDG : Siyu Huang

Fondée en 2019, Factorial développe une technologie à semi-conducteurs qui, selon elle, s'attaque à l'équilibre entre la densité d'énergie et la portée, la charge et la sécurité.

La "technologie du système d'électrolyte" de Factorial exploite un matériau d'électrolyte solide dans la batterie du VE. Cela donne à une cellule de batterie des performances plus sûres et plus fiables, en particulier avec des matériaux de cathode et d'anode à haute capacité.

La société développe conjointement des batteries à semi-conducteurs avec Hyundai et Kia pour les véhicules électriques de nouvelle génération. Elle a également des accords avec Mercedes et Stellantis.

Siège : Irvine, Californie

PDG : Robert Gamme

Enevate accorde une licence à une technologie pour les cellules lithium-ion utilisant une approche d'anode à dominante silicium.

Entre sa technologie à dominante Si et la conception de ses cellules, Enevate affirme qu'elle contient plus d'énergie dans une seule cellule de batterie que l'utilisation d'une anode en graphite ne peut tout simplement pas contenir.

Avec cette formule, Enevate promet une charge ultra-rapide, une température plus basse, une sécurité améliorée et, finalement, un coût réduit.

L'entreprise de 17 ans, comme Sila, démontre sa formule d'abord dans l'espace de la technologie grand public, en électrifiant les deux-roues. Elle bénéficie du soutien de grands noms comme l'alliance Renault-Nissan-Mitsubishi.

Siège social : Novi, Michigan

PDG : Mujeeb Ijaz

La batterie Gemini à double chimie de ONE peut alimenter une batterie pour parcourir 600 miles ou plus sur une seule charge.

ONE indique que sa chimie combinée utilise une chimie pour le stockage de l'énergie (tirant parti du lithium, du manganèse et de l'oxygène) et une autre pour la fourniture d'énergie, utilisant du lithium, du fer, du phosphore, de l'oxygène et du carbone.

Il utilise 60 % moins de graphite et 20 % moins de lithium que la norme de l'industrie. Il intégrera cette technologie dans le SUV tout électrique BMW iX.

ONE a également développé l'Aries, une architecture cellule-à-pack compacte pour une batterie LFP de véhicule utilitaire qui utilise des matériaux plus accessibles que ceux en pénurie. La chimie du Bélier réduit le risque d'incidents thermiques, élimine le nickel et le cobalt et ne se dégrade pas après une charge à 100 % comme le font la plupart des batteries d'aujourd'hui. ONE prévoit de le mettre en production à grande échelle l'année prochaine.

Siège social : Woburn, Massachusetts

PDG : Qichao Hu

SES a développé une technologie "hybride" qui combine une anode au lithium métal à haute densité d'énergie, un revêtement d'anode protecteur, un électrolyte liquide propriétaire et une intelligence artificielle.

Sa batterie au lithium métal Apollo est toujours limitée par des contraintes de taille, étant donné qu'il s'agit de la taille généralement nécessaire pour les iPhones, mais la société travaille à la tester et à la mettre à l'échelle à la taille nécessaire pour alimenter un VE.

Fondée en 2012 en tant que spin-out du Massachusetts Institute of Technology, SES a été soutenue par des constructeurs automobiles comme GM et Hyundai et est devenue publique avec une fusion SPAC.

Siège : Fremont, Californie

PDG : Kang Sun

Fondée en 2008, Amprius fabrique une anode « nanofil » en silicium pour les batteries lithium-ion.

Tout est au nom d'une densité d'énergie plus élevée, d'une charge plus rapide et d'un cycle de vie plus long de la batterie.

La société entre en bourse via SPAC cette année.

Siège : Livermore, Californie

PDG : Sanjiv Malhotra

L'objectif de Sparkz est de fabriquer des batteries lithium-ion sans cobalt à haute densité énergétique aux États-Unis.

Fondé en 2019, le premier produit de Sparkz vise à éliminer le cobalt, traditionnellement utilisé dans la cathode d'une batterie au lithium. Sparkz affirme que sa technologie offre deux fois la densité énergétique des batteries sans cobalt actuellement développées en Chine.

L'absence de cobalt réduira également le coût de production des batteries, réduira l'utilisation de pratiques minières problématiques pour les matériaux et, en fin de compte, contribuera à réduire la dépendance de l'industrie à une chaîne d'approvisionnement mondiale.

Sparkz développe également des batteries à semi-conducteurs sans cobalt.

Siège : Sheffield, Royaume-Uni

PDG : James Quinn

Faradion a développé une chimie non aqueuse des ions sodium qui, selon elle, fournit "des performances lithium-ion aux prix du plomb-acide".

Les cellules sodium-ion peuvent remplacer les batteries au plomb dans les transports à faible coût comme les scooters électriques, dans les applications de stockage fixes et dans les systèmes d'alimentation de secours. La technologie pourrait potentiellement être appliquée aux véhicules électriques hybrides légers.

Faradion a été fondée en 2011 et vise à améliorer les coûts, la sécurité et les performances.

Plus tôt cette année, elle a été achetée par Reliance New Energy Solar, une filiale d'une grande entreprise du secteur privé en Inde.

Siège : Ithaca, New York

PDG : Charlotte Hamilton

À ses débuts, la technologie de batterie de Conamix utilise du soufre pour fabriquer la cathode, ou l'électrode positive dans la réaction lithium-ion.

Bien que la chimie ait été difficile à prouver jusqu'à présent, la société, âgée de 8 ans, affirme que le soufre est "le matériau de cathode viable le moins cher et le plus énergétique du tableau périodique".

L'utilisation d'une cathode au soufre pour les batteries lithium-ion élimine le besoin de nickel et de cobalt. Le soufre est abondant, peut être obtenu localement et est relativement peu coûteux.

La société s'efforce d'atteindre les objectifs techniques requis pour les applications automobiles, ce qui pourrait réduire considérablement les coûts et permettre l'adoption généralisée des véhicules électriques.

Siège social : Chicago, Illinois

PDG : Francis Wang

NanoGraf affirme que sa technologie d'anode en silicium pourrait permettre aux véhicules électriques de durer environ 28 % plus longtemps avec une seule charge qu'avec les batteries d'aujourd'hui.

Ce qui rend l'entreprise de 10 ans particulièrement inhabituelle, c'est qu'elle utilise un "procédé de chimie humide" qui, selon elle, est beaucoup moins cher et qui évolue facilement lorsqu'il est déposé dans l'équipement de fabrication de batteries existant.

Cette technologie peut être intégrée dans les cellules lithium-ion qui sont populaires pour les vélos électriques et utilisées dans les Tesla Model S et X.

Le résultat est la cellule à densité d'énergie la plus élevée disponible à ce jour, explique NanoGraf.

Siège : Redmond, Washington

PDG : Todd Peters

BrightVolt, fondée en 1998, développe des batteries lithium-ion à l'état solide à base d'électrolyte polymère.

La société affirme que ses cellules ne nécessitent que deux composants, au lieu de trois, ce qui les rend plus faciles à fabriquer et que son polymère agit comme une colle pour aider à garder ses batteries minces et flexibles.

Jusqu'à présent, il a attiré des investissements de Caterpillar Ventures, la branche VC de la société de machines de construction.

Siège : Taoyüan, Taïwan

PDG : Vincent Yang

La technologie de batterie lithium-céramique à l'état solide de Prologium est destinée à stocker plus d'énergie et à être utilisée dans divers appareils à diverses températures.

Il a levé 873 millions de dollars à ce jour, y compris l'investissement du prometteur fabricant vietnamien de véhicules électriques VinFast.

La société a annoncé plus tôt cette année un accord pour développer des cellules avec Mercedes, qui pourraient être introduites dans les véhicules d'essai du constructeur automobile dans les années à venir.

Siège social : Woodinville, WA

PDG : Rick Luebbe

La startup Group14, basée à Washington, fabrique également un matériau composite de silicium pour remplacer le graphite. Mais ce qui distingue cette entreprise, c'est l'accent qu'elle met sur la chaîne d'approvisionnement nationale.

La crainte de ne pas avoir assez de matériel pour les batteries de véhicules électriques ici aux États-Unis a dominé les conversations des constructeurs automobiles, en particulier cette année, alors que la production des véhicules a augmenté. Group14 a donc ouvert une usine de fabrication commerciale nationale à Woodinville, près de Seattle.

La poudre de silicium-carbone de Group14 offre de meilleures performances que les batteries lithium-ion traditionnelles et est compatible avec les batteries au lithium et à l'état solide.

Il a levé 400 millions de dollars lors d'une ronde menée par Porsche plus tôt cette année.

Siège social : Ann Arbor, Michigan

PDG : Matthieu Kappers

Coretec travaille spécifiquement sur de nouveaux nanomatériaux de silicium à placer à l'anode des batteries lithium-ion.

Déjà acteur dans la fabrication de couches minces de silicium et de nanofils, à base de cyclohexasilane, son composé de silicium liquide utilisé comme intrant dans les applications de fabrication de silicium, Coretec n'en est qu'à un an de son projet de batterie Endurion.

L'entreprise recherche un partenaire pour l'aider à fabriquer des anodes.

Andrew Han a contribué au reportage.

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