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Dynamique du marché 

Tendance : Les progrès réalisés dans le domaine des matériaux électrolytiques solides améliorent les performances et la sécurité des batteries

Le marché des électrolytes solides connaît des progrès rapides en matière de matériaux, améliorant considérablement les performances et la sécurité des batteries. Ces dernières années, le développement d'électrolytes à base de grenat de lithium et de sulfure a constitué une avancée majeure. Ces matériaux présentent une conductivité ionique et une stabilité élevées, essentielles pour des solutions de stockage d'énergie efficaces. Au cours de la seule année écoulée, les instituts de recherche du monde entier ont déposé plus de 50 nouveaux brevets relatifs à de nouveaux matériaux solides. Par ailleurs, plus de 200 articles scientifiques consacrés aux innovations en matière d'électrolytes solides ont été publiés, témoignant de l'intense activité de recherche dans ce domaine. Des entreprises comme Toyota et QuantumScape ont investi collectivement 2 milliards de dollars en R&D afin d'améliorer les performances et la sécurité des batteries à l'état solide grâce aux progrès réalisés dans le domaine des matériaux.

Un axe de recherche majeur sur le marché des électrolytes solides est la réduction de la formation de dendrites, un problème courant dans les batteries lithium-ion qui compromet leur sécurité. Les électrolytes solides offrent une solution prometteuse en fournissant un milieu plus stable pour le transport des ions. En 2023, plus de 30 expériences en laboratoire ont démontré avec succès la suppression des dendrites grâce à des formulations d'électrolytes solides avancées. Dix nouveaux types d'électrolytes solides présentant une stabilité électrochimique supérieure ont été introduits, améliorant encore les profils de sécurité. De plus, cinq grands constructeurs automobiles ont annoncé des partenariats avec des développeurs de matériaux afin d'intégrer ces nouveaux électrolytes dans de véhicules électriques .

La volonté d'améliorer la sécurité et les performances des batteries est également impulsée par les organismes de réglementation et la demande des consommateurs. Avec plus de 15 initiatives gouvernementales à travers le monde promouvant des technologies de batteries plus sûres, l'accent mis sur les électrolytes solides est manifeste. On prévoit la circulation d'environ 100 millions de véhicules électriques d'ici 2030, ce qui intensifie le besoin en batteries de pointe. Le marché mondial des batteries à l'état solide devrait atteindre 3 milliards de dollars d'ici 2027, porté par ces avancées. L'émergence continue de nouveaux matériaux promet de redéfinir le paysage des technologies de stockage d'énergie.

Facteur déterminant : Besoin croissant de solutions à haute densité énergétique pour augmenter l’autonomie des véhicules électriques

La demande croissante de batteries à haute densité énergétique est un moteur essentiel de l'innovation sur le marché des batteries à électrolyte solide, visant à accroître l'autonomie des véhicules électriques (VE). En 2024, les VE représentaient 15 millions d'unités du parc automobile mondial, et l'on prévoyait que ce chiffre dépasserait les 200 millions d'unités d'ici 2030. L'autonomie moyenne des VE a augmenté de 50 kilomètres au cours des cinq dernières années, notamment grâce aux progrès réalisés dans le domaine des batteries. Cependant, les enquêtes auprès des consommateurs indiquent que 70 % des acheteurs potentiels de VE restent préoccupés par les limitations d'autonomie, ce qui souligne la nécessité de poursuivre les améliorations.

Les électrolytes solides jouent un rôle crucial dans l'amélioration de la densité énergétique, permettant aux batteries de stocker davantage d'énergie par unité de poids. De récentes avancées ont permis de développer des batteries dont la densité énergétique dépasse 500 Wh/kg, un progrès considérable par rapport aux 250 Wh/kg des batteries lithium-ion classiques. Plus de 25 nouveaux prototypes de batteries à électrolyte solide ont été développés au cours de l'année écoulée, chacun promettant une autonomie accrue et des temps de charge plus courts. Douze de ces prototypes ont notamment été testés avec succès en conditions réelles sur des véhicules électriques, démontrant ainsi une efficacité et des performances améliorées sur le marché des batteries à électrolyte solide.

La recherche de solutions à haute densité énergétique est également motivée par des initiatives politiques et des objectifs environnementaux. Plus de 20 pays ont annoncé leur intention de supprimer progressivement les moteurs à combustion interne d'ici 2040, ce qui accroît la pression sur les constructeurs pour qu'ils proposent des véhicules électriques performants. L'investissement mondial dans les infrastructures pour véhicules électriques, notamment les bornes de recharge , a dépassé les 20 milliards de dollars, témoignant de la volonté de généraliser leur adoption. Par conséquent, les constructeurs automobiles investissent massivement dans la technologie des batteries à électrolyte solide, les principaux constructeurs consacrant plus de 5 milliards de dollars à la recherche et au développement dans ce domaine. La recherche de solutions à haute densité énergétique est essentielle pour augmenter l'autonomie des véhicules et accélérer la transition vers un avenir des transports durables.

Défi : Les coûts de production élevés freinent l’adoption à grande échelle des batteries à semi-conducteurs

L'un des principaux obstacles à l'adoption à grande échelle des batteries à électrolyte solide réside dans leurs coûts de production élevés. En 2024, le coût de production de ces batteries restait supérieur d'environ 100 dollars par kWh à celui des batteries lithium-ion traditionnelles. Cet écart constitue un frein majeur à leur commercialisation à grande échelle. Actuellement, les technologies à électrolyte solide ne représentent qu'environ 5 % du marché des batteries, ce qui témoigne des difficultés de coûts rencontrées par les fabricants. Malgré cela, la nécessité de surmonter ces obstacles est forte, compte tenu du potentiel de marché estimé à 8 milliards de dollars d'ici 2030.

La fabrication des batteries à l'état solide fait appel à des procédés et des matériaux complexes, ce qui explique leurs coûts élevés. La production d'électrolytes solides, par exemple, exige des conditions précises et des matériaux de haute pureté, engendrant ainsi des dépenses considérables. Plus de 30 usines dans le monde tentent d'accroître leur production, mais seules 10 ont atteint des niveaux de production significatifs. Le recours à des équipements spécialisés et à des salles blanches contribue également à l'augmentation des coûts. Face à cette situation, les entreprises investissent plus de 2 milliards de dollars par an dans la recherche afin de développer des techniques de fabrication rentables.

Les efforts pour réduire les coûts de production se poursuivent sur le marché des électrolytes solides, et plusieurs pistes prometteuses sont à l'étude. Des collaborations entre constructeurs automobiles et fabricants de batteries ont permis de lancer plus de 15 projets pilotes visant à réduire les coûts. Par ailleurs, les progrès réalisés en matière d'automatisation et de techniques de synthèse des matériaux devraient permettre de réduire les coûts de 20 % au cours des cinq prochaines années. Des subventions publiques d'un montant total d'un milliard de dollars ont été allouées pour soutenir ces initiatives. Cependant, l'obtention de prix compétitifs demeure un défi de taille qui exige une innovation et des investissements continus. Alors que l'industrie s'efforce de surmonter ces obstacles, le potentiel des batteries à l'état solide pour révolutionner le stockage de l'énergie se profile à l'horizon.

Analyse segmentaire 

Par type 

Les électrolytes polymères solides se sont imposés comme la catégorie dominante du marché des électrolytes solides, avec plus de 63 % de parts de marché. Cette position dominante s'explique principalement par leur combinaison unique de propriétés, répondant aux exigences croissantes des solutions modernes de stockage d'énergie. Leur conductivité ionique élevée à température ambiante constitue un avantage significatif, les rendant particulièrement adaptés aux applications dans l'électronique flexible et portable. En 2023, la production mondiale d'électrolytes polymères solides a atteint 4 500 tonnes, portée par la demande croissante du secteur des véhicules électriques, où ces polymères sont utilisés dans les batteries lithium-ion pour améliorer la sécurité et la densité énergétique. La flexibilité des électrolytes polymères solides permet le développement de batteries aux formes innovantes, une exigence essentielle pour l'électronique grand public. De plus, la sécurité intrinsèque des polymères solides, qui réduit les risques de fuite et d'emballement thermique, a conduit à leur adoption dans plus d'un million de véhicules électriques fabriqués rien qu'en 2023. Il convient de noter que le coût de production des électrolytes polymères solides a diminué de 15 % au cours des cinq dernières années sur le marché des électrolytes solides, ce qui les rend plus accessibles à la production de masse.

À l'inverse, les électrolytes céramiques, malgré leur conductivité ionique et leur stabilité thermique élevées, sont souvent pénalisés par leur fragilité et la complexité de leur fabrication. De ce fait, les consommateurs privilégient les polymères solides pour les applications exigeant une flexibilité mécanique et une intégration aisée aux lignes de production existantes. En 2023, 60 % des fabricants de batteries déclaraient préférer les électrolytes polymères solides aux céramiques, notamment pour leur facilité de manipulation. Par ailleurs, l'installation de batteries à base de polymères solides dans les systèmes de stockage d'énergie renouvelable a progressé de 200 mégawatts l'année précédente. La légèreté des polymères solides les rend idéaux pour les solutions d'alimentation portables, comme en témoigne leur présence dans plus de 300 000 appareils électroniques portables commercialisés en 2023. Avec des investissements en recherche de 1,2 milliard de dollars cette année, la technologie des polymères solides continue de progresser, et leur domination sur le marché des électrolytes solides devrait se renforcer, portée par la demande croissante des consommateurs pour des solutions de stockage d'énergie plus sûres, plus efficaces et plus polyvalentes.

Par candidature 

Selon l'application, le segment des batteries pour véhicules électriques domine le marché des batteries à électrolyte solide, générant plus de 58 % des revenus. Les batteries à électrolyte solide sont de plus en plus privilégiées par rapport aux batteries à couches minces pour les véhicules électriques (VE) en raison de leur densité énergétique supérieure et de leurs caractéristiques de sécurité accrues. Les batteries à électrolyte solide offrent une densité énergétique plus élevée que les batteries lithium-ion traditionnelles, ce qui les rend idéales pour les VE nécessitant une grande autonomie. De plus, les électrolytes solides éliminent les risques de fuite et d'inflammabilité associés aux électrolytes liquides, améliorant ainsi la sécurité des batteries pour VE. Malgré leurs avantages, le coût élevé des batteries à électrolyte solide a longtemps constitué un frein à leur adoption à grande échelle. Cependant, des avancées récentes, telles que le partenariat de Toyota avec Idemitsu Kosan pour produire des batteries à électrolyte solide d'ici 2028, témoignent d'une évolution positive vers la résolution de ces problèmes de coûts. En 2023, plus de 50 entreprises dans le monde menaient activement des recherches et développaient la technologie des batteries à électrolyte solide, ce qui illustre l'intérêt marqué du secteur.

Dès 2023, les véhicules électriques devraient représenter une part importante des ventes totales de véhicules sur le marché des batteries à électrolyte solide, sous l'impulsion des réglementations gouvernementales et des progrès technologiques. En Chine seulement, plus de 7 millions de véhicules électriques ont été vendus en 2023, et les projections tablent sur une croissance continue. Cette croissance est particulièrement marquée dans la région Asie-Pacifique, où des pays comme la Chine et l'Inde sont les principaux moteurs de la demande en batteries à électrolyte solide. Le gouvernement indien a annoncé son intention d'électrifier 30 % du parc automobile d'ici 2030, ce qui stimule encore davantage la demande. Des entreprises comme Factorial Energy répondent à cette demande en ouvrant de nouvelles usines et en livrant des milliers de cellules de batteries à l'état solide à des partenaires automobiles tels que Mercedes-Benz. Factorial Energy a investi plus de 200 millions de dollars dans ses installations de production au cours des deux dernières années. La transition vers les véhicules électriques est également favorisée par la nécessité de réduire l'utilisation des métaux rares et d'améliorer le recyclage, ce qui contribue à accroître la demande en technologies de batteries à l'état solide.

En 2023, le coût moyen des batteries à électrolyte solide avait diminué de 30 % par rapport à il y a trois ans grâce aux progrès technologiques. Alors que l'industrie automobile continue de privilégier les batteries, ces dernières sont appelées à jouer un rôle central dans l'électrification des transports, potentiellement au-delà des voitures, pour inclure également les trains, les avions et les camions. Des chercheurs ont démontré que ces batteries peuvent supporter plus de 10 000 cycles de charge, ce qui améliore considérablement leur durée de vie. 

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Analyse régionale 

L'Amérique du Nord se positionne comme un acteur majeur de la production et de la consommation sur le marché des électrolytes solides, avec une part de marché de 37 %, grâce à son infrastructure technologique robuste et à ses investissements considérables en recherche et développement. En 2023, les États-Unis comptaient plus de 50 centres de R&D actifs dédiés à l'innovation dans le domaine des batteries, contribuant significativement aux progrès des technologies des électrolytes solides. Le marché nord-américain des électrolytes solides est dynamisé par la présence de grands constructeurs automobiles, Tesla produisant plus d'un million de véhicules électriques par an, bénéficiant ainsi de technologies de batteries de pointe. Outre Tesla, des entreprises comme Ford et General Motors investissent des milliards de dollars dans la recherche sur les batteries pour véhicules électriques. L'Amérique du Nord abrite également plus de 100 établissements d'enseignement supérieur menant des recherches sur le stockage de l'énergie, renforçant ainsi sa position dans le secteur. La demande en électrolytes solides est alimentée par la croissance du marché de l'électronique grand public, avec plus de 200 millions de smartphones vendus chaque année dans la région, nécessitant des batteries haute performance. Le secteur des énergies renouvelables, qui comprend plus de 300 parcs solaires et éoliens, dépend également de solutions de stockage d'énergie efficaces. Par ailleurs, l'Amérique du Nord a mis en place plus de 20 initiatives gouvernementales visant à promouvoir les énergies propres et à encourager l'adoption des batteries à électrolyte solide. Les applications dans le domaine médical, notamment pour les dispositifs médicaux portables, sont en plein essor, avec plus de 500 000 unités vendues chaque année, ce qui témoigne de la polyvalence des électrolytes solides. Le marché devrait poursuivre sa croissance, grâce aux progrès technologiques en matière de batteries et à l'intensification des activités de recherche, qui devraient permettre la création de plus de 30 nouveaux sites de production d'ici 2025.

L'Europe est bien placée pour stimuler la demande sur le marché des batteries à électrolyte solide, grâce à son engagement fort en faveur du développement durable et à ses réglementations environnementales strictes. En 2023, l'Allemagne était en tête du continent avec la mise en service de 15 nouvelles usines de fabrication de batteries, chacune capable de produire des centaines de milliers de batteries à l'état solide par an. La France, qui suit de près, a annoncé des investissements de plus de 2 milliards d'euros dans les technologies de batteries. Les politiques de l'Union européenne en faveur des énergies renouvelables ont permis l'installation de plus de 1 000 nouvelles éoliennes, dont beaucoup utilisent des solutions de stockage d'énergie à base d'électrolyte solide. Le secteur automobile européen a vu la production de 3 millions de véhicules électriques, nécessitant des technologies de batteries avancées, notamment les batteries à électrolyte solide. Par ailleurs, la région abrite plus de 50 projets collaboratifs axés sur l'innovation dans le domaine des batteries, impliquant des entreprises, des universités et des instituts de recherche. 

Dans le secteur de l'électronique grand public, le marché européen des batteries à électrolyte solide représente la vente de plus de 100 millions d'ordinateurs portables et de tablettes chaque année, stimulant ainsi la demande en solutions de stockage d'énergie performantes. L'Alliance européenne des batteries, qui regroupe plus de 50 organisations membres, vise à renforcer la compétitivité de la région sur ce marché. L'accent mis par l'Europe sur les applications industrielles a conduit à l'expansion de plus de 200 usines de fabrication intégrant des électrolytes solides dans leurs systèmes énergétiques. Des initiatives stratégiques ont permis la création de plus de 10 000 emplois dans le secteur des batteries, témoignant de l'engagement de la région en faveur du progrès technologique.

La région Asie-Pacifique détient une part importante du marché mondial des batteries à électrolyte solide, grâce à la présence de grands fabricants et à une industrialisation rapide. En 2023, la Chine a produit plus de 200 GWh de batteries, dont une part substantielle utilisait des électrolytes solides, renforçant ainsi sa position dominante sur le marché. Les principaux fabricants de la région, tels que CATL et BYD, ont annoncé leur intention d'accroître leur capacité de production de 100 GWh supplémentaires dans les années à venir. Le Japon, avec plus de 30 instituts de recherche actifs, est à la pointe du développement des technologies de batteries à l'état solide, contribuant significativement aux progrès régionaux. Les géants sud-coréens de l'électronique, Samsung et LG, ont produit plus de 70 millions de batteries par an, dont beaucoup intègrent des électrolytes solides. La région Asie-Pacifique bénéficie d'une chaîne d'approvisionnement bien établie, avec plus de 500 fournisseurs impliqués dans la production de composants de batteries. Le secteur des énergies renouvelables y est en pleine expansion, avec plus de 1 500 projets d'énergie solaire utilisant des solutions de stockage d'énergie avancées. Les progrès technologiques ont conduit au dépôt de plus de 1 000 brevets relatifs aux électrolytes solides dans la région, témoignant de sa capacité d'innovation. 

Par ailleurs, les partenariats stratégiques conclus en Asie-Pacifique avec des acteurs mondiaux ont donné lieu à plus de 20 coentreprises axées sur la production et l'innovation en matière de batteries, dynamisant ainsi le marché régional des batteries à électrolyte solide. L'industrie automobile de la région produit plus de 15 millions de véhicules électriques par an, ce qui exige des technologies de batteries performantes, notamment les batteries à électrolyte solide. Le marché devrait connaître une croissance rapide, portée par l'augmentation des investissements dans les usines de fabrication de batteries, avec plus de 50 nouvelles usines prévues d'ici 2025.

Principaux acteurs du marché mondial des électrolytes solides

• Ampecra Inc.
• BrightVolt
• Matériaux de renforcement
• NEI Corporation
• Solid Power, Inc.
• Samsung SDI
• STMicroelectronics
• TDK Global
• Espace quantique
• Autres acteurs éminents

Aperçu de la segmentation du marché :

Par type

• Céramique
  • Oxydes
  • Nitrures
  • Lithium
  • Hydrogène
  • Anode
  • Soufre
  • Autres
• polymère solide

Par candidature

• Batterie à couche mince
  • Dispositifs de stockage d'énergie renouvelable
  • Cartes à puce
  • Étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID)
  • Électronique portable
  • Défibrillateurs
  • Stimulateurs cardiaques
  • Capteurs sans fil
• Batterie pour véhicule électrique

Par région

• Amérique du Nord
  • Les États-Unis
  • Canada
  • Mexique
• Europe
  • Europe occidentale
    • ROYAUME-UNI
    • Allemagne
    • France
    • Espagne
    • Italie
    • Reste de l'Europe occidentale
  • Europe de l'Est
    • Pologne
    • Russie
    • Reste de l'Europe de l'Est
• Asie-Pacifique
  • Chine
  • Inde
  • Japon
  • Australie et Nouvelle-Zélande
  • ASEAN
  • Reste de l'Asie-Pacifique
• Moyen-Orient et Afrique (MEA)
  • Émirats arabes unis
  • Arabie Saoudite
  • Afrique du Sud
  • Reste de la MEA
• Amérique du Sud
  • Argentine
  • Brésil
  • Reste de l'Amérique du Sud