Avec une croissance annuelle de 14 % entre 2005 et 2018, les inventions dans le stockage de l’électricité connaissent, ces dernières années, une accélération sans précédent. Si les pays asiatiques font la course en tête dans le développement des batteries, devant l’Europe et les Etats-Unis, la France avec le CEA comme fer de lance, est dans le top 15 mondial et le deuxième pays européen le plus innovant.

L’innovation en matière de stockage de l’électricité joue un rôle crucial dans la transition énergétique et le développement de l’électromobilité. Cette dernière décennie elle a connu une accélération remarquable. Il s’agit probablement du domaine qui mobilise le plus grand nom de scientifiques et de chercheurs dans les laboratoires du monde entier.

Selon une étude conjointe publiée récemment par l’Office Européen des Brevets (OEB) et l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), les dépôts de brevets liés aux batteries et aux autres technologies de stockage de l’électricité ont connu une croissance annuelle moyenne de 14 % entre 2005 et 2018. C’est quatre fois plus que la moyenne de tous les autres domaines technologiques réunis.

L’étude présente les principales tendances de l’innovation concernant le stockage de l’électricité.  Elle révèle que pas moins de 90 % des brevets déposés dans ce domaine concernent le développement des technologies de batteries.

C’est rassurant quand on sait que, selon l’AIE, près de 10.000 GWh de batteries ou d’autres formes de stockage d’énergie seront nécessaires d’ici 2040 pour atteindre les objectifs mondiaux dans la lutte contre les changements climatiques et le développement des énergies renouvelables. Mine de rien, cela représente 50 fois la taille du marché actuel.

« Les projections de l’AIE sont claires : le stockage de l’énergie devra se développer de manière exponentielle au cours des décennies à venir pour que le monde puisse répondre aux objectifs internationaux concernant le climat et l’énergie durable » explique Fatih Birol, le Directeur exécutif de l’AIE. « Pour parvenir à cette croissance, une accélération de l’innovation est essentielle » précise-t-il encore. Et António Campinos le président de l’OEB d’ajouter que « la technologie de stockage de l’énergie joue un rôle essentiel lorsqu’il s’agit de répondre à la demande de mobilité électrique et d’opérer la transition vers les énergies renouvelables ».

Avec la Corée du Sud et le Japon, l’Europe joue un rôle important

Selon le rapport publié par les deux organisations, la course à l’innovation dans le domaine des batteries est menée par les entreprises asiatiques, lesquelles comptent neuf sociétés dans le top 10 des demandeurs mondiaux de brevets. Néanmoins, l’Europe n’est pas en reste et se profile dans le peloton de tête avec Bosch à la 5e place (derrière Samsung, Panasonic, LG et Toyota), mais également en plaçant six entreprises européennes dans le top 25, devant les Etats-Unis qui ne comptent que deux entreprises dans ce classement.

Si l’innovation dans ce domaine se concentre encore largement autour d’un groupe restreint de très grandes entreprises, l’Europe et les Etats-Unis se distinguent par la diversité de leurs demandeurs de brevets. Des entreprises plus petites, des universités et des organismes publics de recherche y jouent un rôle majeur. En Europe 15,9 % des brevets sont déposées par des PME et 12,7 % par des universités et organismes de recherche. C’est un vrai contraste par rapport au Japon et à la Corée du Sud où ces PME et organismes publics jouent un rôle mineur.

L’Asie fait la course en tête : ici 2 chercheuses chinoises présentent un nouvel électrolyte ininflammable.

La France parmi les moteurs de l’innovation européenne

Si l’Europe tire son épingle du jeu, elle le doit en partie à la France. Avec 1.354 dépôts de brevets entre 2000 et 2018 elle se hisse à la 2e place des pays européens les plus innovants, derrière l’Allemagne (5.080 brevets). Le rôle des organismes de recherche y est important puisque l’innovation française dans le secteur est principalement tirée par le CEA[1], à la 23e place mondiale en matière de dépôts de brevets avec 358 demandes. Suivent sur le podium français, Renault (149) et Total (122).

Le CEA dispose par exemple d’une plateforme « Batteries » dotée de 50 millions d’euros d’équipements.  Installée sur 3000 m2, dont 1000 m2 de salles blanches, elle compte 200 collaborateurs et met notamment au point des filières de production complètes pour tous types d’applications, de l’implant auditif au bus électrique. Les objectifs : réduire les coûts, améliorer l’autonomie et la fiabilité. La taille et le niveau d’équipement de la plateforme en font un outil de R&D unique au monde. Plus de 50 industriels utilisent ses services, des PME aux grands groupes comme Renault et Michelin.

Le CEA dispose d’un outil de R&D unique au monde. Ici une calandreuse salle anhydre

L’essor est porté par les progrès dans les batteries lithium-ion

La croissance de l’innovation s’explique essentiellement par les progrès réalisés sur les batteries lithium-ion (Li-ion). En 2011, les véhicules électriques ont dépassé l’électronique grand public et sont devenus le principal moteur de croissance pour les inventions liées aux batteries Li-ion. Celles-ci font l’objet de nouvelles associations chimiques pour plus de puissance, de durabilité et pour améliorer la vitesse de charge ainsi que les possibilités de recyclage. Au final, les progrès techniques et la production de masse ont fait chuter les prix de 90% depuis 2010 pour les batteries destinées aux véhicules électriques, et de 66% pour les applications stationnaires, comme la gestion du réseau électrique.

Par ailleurs, d’autres technologies de stockage telles que les supercondensateurs et les batteries à flux circulants (Redox Flow), capables de pallier certaines faiblesses des batteries Li-ion, se profilent de plus en plus nettement à l’horizon.

[1] CEA : Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives