Demandez à Hackaday : Pourquoi les constructeurs automobiles ne fabriquent-ils pas leurs propres batteries pour véhicules électriques ?

Les ventes de véhicules électriques continuent de grimper, dépassant les trois millions de voitures dans le monde l’année dernière. Toutes ces voitures électriques ont bien sûr besoin de batteries, ce qui signifie que la demande de piles rechargeables atteint le plafond.

Toutes ces cellules doivent bien sûr provenir de quelque part, et beaucoup sont surpris d’apprendre que les constructeurs automobiles ne fabriquent pas eux-mêmes les batteries de véhicules électriques. Au lieu de cela, ils proviennent généralement de fournisseurs externes. Aujourd’hui, vous arrivez à Ask Hackaday : pourquoi les batteries de véhicules électriques ne sont-elles pas fabriquées par les constructeurs automobiles eux-mêmes ?

Expérience et infrastructures

Les fabricants de batteries comme CATL ont investi massivement dans la capacité de production pour produire des milliards de cellules. Ce n’est pas quelque chose qui peut être facilement reproduit du jour au lendemain. Crédit : CATL, YouTube

Les constructeurs automobiles sous-traitent en fait le développement et la production de nombreux composants de leurs véhicules. Votre voiture roule sur des pneus de sociétés comme Bridgestone, Goodyear et Falken, et non sur Ford, Dodge ou Volkswagen. De même, les amortisseurs FOX sont prisés dans les camions tout-terrain comme le Ford F-150 Raptor, et si vous creusez dans votre système de gestion du carburant, la plupart des pompes et des capteurs sont probablement fabriqués par Bosch.

Le fait est que les constructeurs automobiles n’ont pas la capacité de concevoir et de fabriquer chaque petit composant de leurs voitures. Cela aurait rarement du sens non plus. Prenez les capteurs d’oxygène, par exemple. Ces composants électroniques délicats sont compliqués à fabriquer et nécessitent une expertise spécifique. Tout constructeur automobile concevant le sien devrait couvrir l’intégralité des coûts de R&D, et les économies d’échelle seraient limitées par la production de leurs propres véhicules. Cependant, à peu près toutes les voitures ont besoin d’un capteur d’oxygène, donc une entreprise extérieure qui fournit de nombreux constructeurs automobiles a un avantage. Leurs économies d’échelle sont beaucoup plus importantes, car elles peuvent compenser les coûts de R&D sur des millions d’unités vendues pour équiper des véhicules fabriqués par plusieurs fabricants différents.

De plus, les constructeurs automobiles n’étaient pas en train de produire des batteries au moment où les voitures électriques ont commencé à arriver en masse sur le marché. Démarrer un effort de fabrication de batteries à partir de zéro n’est pas une mince affaire et n’aurait fait qu’ajouter à la difficulté de mettre un véhicule électrique sur le marché. Le simple achat de batteries fonctionnelles auprès d’un fournisseur expérimenté élimine beaucoup de travail, et la plupart des constructeurs automobiles ont emprunté cette voie jusqu’à présent. Même Tesla a suivi cette voie, en s’approvisionnant en batteries auprès de Panasonic et CATL, entre autres sociétés, au fil des ans. En effet, Panasonic a massivement investi dans la Gigafactory de Tesla et y exploite une grande partie de l’équipement de production.

Les fabricants de batteries spécialisés bénéficient de décennies d’expérience à la fois dans la chimie des batteries et dans les principes fondamentaux de la fabrication de cellules. Les batteries sont des choses délicates, et leur construction, même légèrement erronée, peut entraîner des incendies dangereux. L’augmentation de la production est également difficile, et avec les véhicules électriques nécessitant souvent des centaines ou des milliers de cellules, un effort monumental est requis à cet égard.

Ainsi, au moment de produire des véhicules électriques, les constructeurs automobiles ont eu le choix. Ils pourraient acheter des cellules auprès de fournisseurs existants, avec un produit connu et des lignes de production prêtes à l’emploi. Ou, ils pourraient commencer à construire leurs propres usines, embaucher des experts en batteries et commencer le processus de fabrication de leurs propres cellules. Cette dernière voie est semée d’embûches et nécessite des années d’efforts pour obtenir un produit utilisable disponible en nombre réel. L’ancien choix obtient des batteries dans les voitures pratiquement dès le premier jour. Pour les constructeurs automobiles, la décision a été facile.

Qu’est-ce qui pourrait mal se passer?

Les incendies de Chevrolet Bolt ont été un casse-tête majeur pour General Motors, mais les coûts de l’entreprise seront remboursés par le fournisseur LG Chem, qui était responsable de la production des cellules défectueuses. Crédit : Service d’incendie et d’urgence du comté de Cherokee, photo de presse

Même les experts se trompent parfois, bien sûr. La Chevrolet Bolt actuelle utilise des cellules provenant du fournisseur LG Chem. Des languettes d’anode déchirées et des matériaux de séparation pliés dans certaines cellules ont entraîné des incendies de batterie qui ont détruit plusieurs voitures et entraîné un énorme effort de rappel. Plus de 140 000 voitures ont été rappelées, causant des dommages à la marque et un énorme casse-tête pour General Motors. Cependant, comme la faute revenait au fournisseur de la batterie, GM a pu pointer du doigt l’extérieur et LG a accepté de payer 1,9 milliard de dollars pour couvrir les coûts de résolution du problème.

Ainsi, pour une multitude de raisons, les constructeurs automobiles s’approvisionnent généralement auprès de fabricants externes. Les constructeurs automobiles n’avaient pas les connaissances en interne pour fabriquer leurs propres cellules, ni les usines pour les produire en masse. Leur approvisionnement à l’extérieur fournit également souvent un produit moins cher avec des coûts de R&D essentiellement amortis sur plusieurs clients. Cela signifie également que les constructeurs automobiles ont pu entrer sur le marché plus tôt et ont également fourni aux entreprises une possibilité de restitution si elles étaient approvisionnées par inadvertance avec un produit de mauvaise qualité.

Il y a des inconvénients, bien sûr. Faire de la recherche et de la production de batteries en interne peut générer des avantages concurrentiels. Si, par exemple, une entreprise découvre le secret d’une nouvelle chimie de batterie, elle pourrait produire des voitures avec une autonomie plus longue et plus de performances que leurs rivales. Cependant, c’est un jeu risqué sans aucune garantie de succès, et cela peut prendre de nombreuses années pour passer d’une cellule construite en laboratoire à des batteries prêtes à être utilisées dans l’automobile. Ensuite, il y a le problème épineux de l’équipement d’une usine pour produire des millions de vos cellules spéciales par an.

Un vent de changement

Tesla espère mettre sur le marché les batteries avancées de tables 4680, mais doit investir massivement pour mettre en place des lignes de production. Crédit : Tesla

La concurrence dans le monde automobile est assez uniforme depuis un certain temps, avec des réglementations sur les émissions et une technologie de moteur mature, ce qui signifie qu’aucun constructeur automobile n’a eu d’avantage sauvage sur un autre. Cependant, être la seule entreprise à avoir accès à une nouvelle classe de batterie pourrait changer la donne. C’est facile à visualiser maintenant : imaginez si une seule entreprise avait accès aux piles au lithium, tandis que tout le monde était coincé avec la technologie de l’hydrure métallique de nickel. Les voitures équipées de batteries au lithium ont désormais une autonomie pouvant dépasser 400 miles. Une voiture construite avec des cellules NiMH aurait la chance d’en avoir un tiers, tout en étant plus lourde et incapable de fournir autant de courant pour une accélération brutale.

Tesla commence à se pencher sur l’intégration verticale en produisant ses nouvelles cellules sans table en interne, une étape qu’elle a franchie après plus d’une décennie dans l’industrie des véhicules électriques. BMW fait à peu près la même chose, investissant profondément dans les batteries à semi-conducteurs. Ces technologies pourraient fournir des gains de gamme dans les pourcentages à deux chiffres, et si elles sont construites par les constructeurs automobiles eux-mêmes, pourraient ne pas être disponibles pour les concurrents, offrant un avantage majeur sur le marché.

À mesure que les constructeurs automobiles se familiarisent avec la technologie des véhicules électriques, attendez-vous à ce que davantage d’acteurs fassent des pas vers la production de leurs propres batteries. Cependant, d’autres continueront à voir la valeur des partenariats avec des acteurs établis, en investissant dans de nouvelles technologies et des capacités de production à distance. Bien sûr, il n’y a pas une seule bonne façon de faire des affaires, mais il y en a toujours beaucoup de mauvaises. Les constructeurs automobiles traditionnellement conservateurs agiront avec prudence, comme toujours, tandis que les nouveaux arrivants comme Tesla seront ceux qui prendront les mesures drastiques.