2 000 kilomètres d’autonomie avec une voiture électrique, est-ce vraiment possible ? Une équipe de scientifiques allemands et néerlandais nous fait rêver en annonçant la mise au point d’une nouvelle technologie de fabrication des cellules.
Partout dans le monde, des chercheurs s’activent à perfectionner les performances des accus destinés aux voitures électriques. Batteries solides, lithium-souffre, lithium-air, graphène… les annonces de « chimies » innovantes ne manquent pas. Mais cette fois, l’équipe des scientifiques allemands et néerlandais ne nous présente pas une nouvelle « recette » chimique, mais plutôt un processus innovant pour la fabrication des cellules de batteries. Appelé « Spatial Atom Layer Deposition », ou SALD, celle-ci devrait permettre, selon ses concepteurs, de doter les voitures qui en seront équipées d’une autonomie « largement supérieure à 1 000 kilomètres ».
Comme son nom l’indique, SALD est un procédé breveté permettant l’application, sur un support, de revêtements en couches minces. Tellement minces qu’il est question de l’épaisseur d’un atome ! Si les domaines d’application sont nombreux, celui qui nous intéresse concerne évidemment la fabrication des électrodes dans les cellules des batteries.
La technologie actuellement utilisée par la plupart des fabricants de cellules lithium-ion consiste à mélanger la matière active des électrodes (composée de nickel, de manganèse et de cobalt pour la cathode, et de graphite pour l’anode) avec un solvant, puis de déposer la pâte ainsi obtenue sur des feuilles métalliques conductrices. Celles-ci passent ensuite dans des fours pour évaporer le solvant avant d’être enroulées ou empilées pour former les cellules. Ce procédé est relativement coûteux, énergivore, lent et néfaste pour l’environnement à cause du solvant utilisé.
Le nouveau processus a été développé conjointement par la société néerlandaise SoLayTec, l’institut allemand Fraunhofer et l’institut de recherche néerlandais TNO. Des scientifiques mondialement renommés dans le domaine des nouvelles technologies et plus particulièrement de celles des batteries. Les partenaires ont créé la société SALD, basée à Eindhoven pour industrialiser et commercialiser leur innovation.
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Ces chercheurs ont mis au point une technologie permettant de déposer la matière active des électrodes sous la forme d’une couche ultramince dont l’épaisseur se mesure en nanomètres. Selon eux, le captage des ions lithium dans les électrodes n’a lieu qu’à la surface de celles-ci et il ne serait donc pas nécessaire de disposer d’électrodes plus épaisses.
Une autonomie de 2 000 km serait possible !
À volume ou poids égal, ce procédé permettrait donc d’augmenter fortement la surface des électrodes et par conséquent leur capacité en termes d’électricité emmagasinée, mais aussi la vitesse de charge. L’équipe des scientifiques explique que les voitures équipées de batteries fabriquées avec cette technologie auraient une autonomie trois fois plus importante que celle des véhicules électriques actuels. Et la vitesse de charge serait multipliée par cinq.
« Une petite voiture électrique aurait donc une autonomie d’au moins 1 000 km et une grosse limousine pourrait même parcourir 2 000 km sans recharger », prétend Frank Verhage, le PDG de SALD. « Il ne s’agit pas d’établir un record de distance théorique. Mais nous disons que dans le pire des cas, même en adoptant un style de conduite sportif et dynamique et en faisant fonctionner la clim ou le chauffage, vous pourriez encore disposer de 20 à 30 % de charge après 1 000 km », ajoute-t-il. Pour lui, une batterie pourrait être rechargée à environ 80 % en dix minutes et une charge complète ne durerait que vingt minutes.
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L’intérêt du nouveau processus est qu’il peut s’appliquer aux différentes chimies de cellules existantes de type NMC ou NCA, mais aussi à celles qui sont encore au stade du développement comme les batteries à électrolyte solide. Frank Verhage explique même que la technologie SALD est similaire à celle vers laquelle s’oriente Tesla. « Lorsque j’écoute Elon Musk pendant le Battery Day qu’il a organisé il y a quelques mois, je comprends que Tesla se base sur les mêmes principes : pour développer les performances des batteries, il faut accélérer le flux d’ions entre les électrodes et cela permet de réaliser des progrès révolutionnaires », explique-t-il. Il ajoute même que la technologie SALD pourrait parfaitement s’appliquer à la fabrication de cellules lithium fer phosphate (LFP) que Tesla compte embarquer dans les Model 3 fabriquées en Chine.
Et vous, vous y croyez à cette autonomie de 2 000 km ?
À lire aussi Batteries lithium-air : des chercheurs américains innovent et fondent l’espoir d’une percée technologiquePersonnellement, je ne vous cache pas que cette annonce me laisse un peu sceptique, car la capacité d’une batterie dépend quand même de la capacité des électrodes à emmagasiner le plus d’ions lithium possible lors des cycles de charge et de décharge. Mais où ces ions trouveront-ils de la place dans ces électrodes ultraminces ? Enfin, je ne suis pas un expert en batteries. Les scientifiques de l’institut Fraunhofer en Allemagne sont mondialement réputés et ont déjà été à la base de nombreuses innovations en matière de batteries. Ceux de TNO aux Pays-Bas sont également reconnus dans le domaine. Tant mieux donc si je me trompe.
Une chose est sûre : les innovations dans les technologies de batteries ne sont pas prêtes à se tarir. Et si dans la pratique, elles tardent à se concrétiser en termes de performances des véhicules électriques mis sur le marché, c’est pour une raison bien simple : entre la mise au point d’une nouvelle technologie et son industrialisation puis sa mise sur le marché, de nombreuses années s’écoulent. Mise au point dans les années 1990, la batterie lithium-ion n’a-t-elle pas été massivement adoptée que 20 ans plus tard…
Manque trois infos essentielles:
– est-ce que ce sera industrialisable (on en a vu de beau projets incapables de franchir ce pas essentiel pour être utile)
– à quel coût: plus ou moins élevé que les procédés actuels, et dans quelles proportions?
– à quel horizon ? 5 ans, 10 ans, 20 ans, ce n’est pas la même chose…
Si l’ojbectif reste la démocratisation des VE , alors le seul critère important reste le prix de la batterie, qui représente actuellement environ 1/3 du prix global.
Il aurait aussi fallu, dès le départ, imposer une normalisation de la dimension et des connecteurs afin de garantir une interchangeabilité des batteries… et un upgrade simplifié quand la technologie des batteries s’améliore…
Mais ça évidemment, les constructeurs sont contre, le VE étant déjà moins rentable par nature, la batterie reste souvent le seul levier de rentabilité (achat/ remplacement du VE).
Bref,je ne supporte deja pas l’obsolescence programmée des objets du quotidien, mais le sort réservé aux VE, considérés comme des Smartphones sur roues, à replacer tous les 160 000kms, je trouve ça vraiment affligeant.
Encore une fois, la technologie est au RV, mais pas le modèle macro-économique qu’on tente de nous imposer.
Merveilleux, mais sinon, quels sont :
– le ratio volume, poids, quantité d’énergie
– durée de vie dans le temps sans recharge
– durée de vie en nombre de cycle 15 – 80 %
– durée de vie en nombre de cycles 0 – 100 %
– stabilité à chaud + 40°C et à froid -35°C de l’air extérieur
– stabilité sur plusieurs charges rapide en utilisation intensive
Une i3 120 Ah a aujourd’hui 33 kWh de batterie utile, pèse 1320 kg, 310 km d’autonomie wltp et 50 kW de puissance max de recharge.
Avec la nouvelle techno présentée, on pourrait installer une batterie plus petite et plus légère d’un 1/3 (gain 100 kg) avec :
66 kWh de capacité, 1220 kg de poids total véhicule, 620 km d’autonomie, 250 kW de charge (soit 300 km en 10 minutes)
Si le prix est contenu, là serait le vrai progrès.
Plutôt que de parcourir 1000 km sans recharge avec une batterie de 150 kWh – ce qui ne sert que 2 fois par an à 1% des conducteurs …
Sur le fond :
2000km réel, dans une Model 3 qui fait du 18kWh/100km sur autoroute se traduit par 360kWh necessaires.
Aujourd’hui le pack fait 160Wh/kg et 270Wh/L. Ils annoncent donc une batterie qui ferait 1250Wh/L et 750Wh/kg en supposant un pack de masse et volumes équivalent.
Manque de chance le matériau actif seul NCA fait 750Wh/kg (3.65Vx205mAh/g).
Leur annonce revient donc à dire que leur procédé permet de fabriquer une batterie qui flotte dans les airs (pas de boitier) qui transmet son énergie par l’opération du saint esprit (pas de collecteur de courant, pas d’électrolyte) et qui fonctionne sans contre électrode négative.
Chapeau!
Les avancées technologiques sur les batteries, les moteurs électriques et les transformateurs tombent tous les jours, que ce soit dans les labos ou en production. On peut prévoir un réel progrès d’ici 5 ans, mais il est très difficile d’imaginer le prix, la performance et l’efficacité des véhicules électriques au-delà, sinon qu’elles seront surprenantes et sonneront le glas des voitures thermiques d’ici 2030, bien avant que la plupart des constructeurs se soit radicalement transformés pour accompagner cette révolution. Pour l’instant, à part Volkswagen et Volvo, la plupart ne font de l’électrique qu’à cause des régulations européennes et parce qu’il y a un petit marché, pas vraiment par enthousiasme.
Cette technologie particulière est très intéressante, mais il reste à voir comment elle peut se déployer en production : les machines actuelles tournent à une cadence infernale, surtout avec la nouvelle technologie « tabless » sans arrêt de la chaîne de production régulièrement pour souder les électrodes au fur et à mesure de l’enroulement des films et électrolytes. Une batterie pour voiture électrique doit également répondre à plusieurs autres contraintes, comme le nombre de cycles.
Une technologie si légère serait effectivement idéale pour les batteries LFP sans cobalt ni nickel, dont la production est problématique ou en passe de l’être. Ajoutez à ça des moteurs électriques sans néodyme comme les futurs moteurs de BMW, et on pourra faire taire les négationnistes à propos des métaux lourds ou des terres rares, des enfants esclaves des mines du Congo, de la pollution et des problèmes de santé liés à l’extraction et au raffinement en Chine, etc.
En tout cas, des batteries hyper denses sont vraiment nécessaires pour les avions et les camions, pour qu’ils puissent transporter leur cargo plutôt que des batteries lourdes. On y arrive petit à petit…
Si on peut charger 1 ou 2(?) électron(s) par atomes d’anode+cathode on a de toute façon avoir une limite, en reduisant les diéléctriques (masse+volume) on a encore une limite. On doit donc pouvoir donner les valeurs maximun de la batterie parfaite. (La tension est propre a la technologie donc invariante).
Il serait bien d avoir des valeurs sur les thechnologies actuelles et envisager dans le future.
Je suis septique car l’industrie aeronotique dit que les batteries ne seront pas la solution.
Pour les voitures on y est presques 30% de capacité en plus suffisent a regler les problemes residueles.
Des progrès il y a en deja et il a en aura pour les batteries . MAIS il restera un probleme de transport de l’énergie électrique ! Transférer 100kWh en quelques minutes dans un câble conducteur provoque forcement un tres fort échauffement ! Bref il y a une limite physique qui va simplement empêcher cela ( genre il faudrait un câble conducteur de 10cm de diamètre et encore en le refroidissant comme sur les Tesla station ) . Donc le rêve de recharge en 5mn d’une grosse batterie de voiture me semble un peu utopiste du coup.
Mais perso je ne vois pas le soucis pour l’instant . Il nous faut changer de paradigme dans le sens ou l’autonomible aura probablement une autonomie plus limitée ( donc il faut voyager moins loin d’un coup ce qui n’a rien de bien grave) et faire de réelle étapes/pauses simplement lors de long déplacement . Remettre les véhicules sur les trains ( qu’il faudrait alors sérieusement repenser aussi ….).
Contrairement à un reservoir de petrole , une batterie pèse qu’on la « remplisse » ou pas . Avec la techno actuelle et rien ne dit que ca sera pas le cas avec la technologie de ces électrodes , une batterie capable de faire 1000km pèserait bien trop lourd alors que la majorité des conducteurs font moins de 20km par jour .
A se demander si la techno actuelle ne suffit pas, il manque juste des chargeurs rapide , des voitures avec batteries modulables , …..
Alors celle là elle est bonne. Ils vont faire du dépôt atome par atome, et ils prétendent que ça sera moins cher que le procédé actuel ou on dépose 100µm d’un coup? Ils ont fumé la moquette?
2000km? Moi je le fait demain, je prends un Zoe, je lui colle une remorque avec 200kWh et c’est bon?
Une telle annonce ne devrait pas mériter d’être reprise, peut être qu’après on en verrait moins…
La capacité de la cellule dépend de la masse de matériaux dans la batterie. Plus les électrodes seront fines, plus il faudra ajouter de la matière morte comme des collecteurs de courant, du séparateur etc.. donc plus la densité d’énergie massique (Wh/kg) va diminuer. Des électrodes fines ne pourront pas donner les fameux 1000 km d’autonomie. En revanche, plus les électrodes seront fines, plus il sera facile d’échanger les ions /électrons donc plus la batterie aura de la puissance / de la charge rapide. Ce qui me semble intéressant dans la technologie développée ici (et qui est revendiquée dans les sources) c’est de pouvoir déposer une couche mince qui va protéger les matériaux de batteries des réactions à l’origine de leur vieillissement. Cette couche doit être mince pour éviter d’introduire un poids supplémentaire dans la batterie. Ces couches minces peuvent être aussi très utiles/indispensables dans les nouvelles technologies de batterie Tout Solide encore en développement et qui elles pourraient faire franchir un pas dans la densité d’énergie massique. Il me semble que ce sont ces technologies qui sont évoquées par la Start up. Néanmoins, il leur reste encore pas mal de verrous à surmonter.
Pour Bernard Deboyser, (pas forcément pour être diffusé) les nano technologies ont ceci d’intéressant qu’elles permettent de disposer des couches très fines (quelques atomes) d’un élément actif sur un support passif. Nous le faisons depuis des années, mais, dans l’approche proposée ici, cela se ferait à sec, ce qui est assez innovant, car on ne modifie pas dans ce cas les caractéristiques du matériau déposé.
L’effet recherché dans les batteries est d’augmenter la surface d’échanges utiles, pour un volume donné. L’épaisseur du support n’est pas un critère, sauf qu’il ajoute de la masse. Les échanges d’Ions se faisant sur la surface déployée, la solution présentée, une fois industrialisée, ce qui devrait être plus facile en supprimant la phase solvant, devrait surtout permettre d’augmenter la densité énergétique.
On remarque aussi que les nanotechs deviennent très à la mode pour faire des électrodes en graphène à resistance proche de zéro, grace à leur capacité couloir. Vous allez aussi avoir des annonces de leurs utilisation pour les piles à hydrogène, augmentation des vitesses, diminution des mases de catalyseurs, membranes de nouveaux types…
Bonjour, Pourriez vous donner la source de votre article. Je ne trouve pas le communiqué de presse. Merci
On écrit septique, sans c, l’adjectif qui signifie « infectieux, qui porte des germes pathogènes ». Une embolie septique. Une fosse septique, « une fosse dans laquelle les matières sont transformées par l’action de microbes ».
L’auteur est évidemment « sceptique ».
Et petit mot concernant l’avis de l’auteur.
Oui les électrodes sont plus fines, mais il est dit que les ions ne s’emmagasinent qu’en surface, donc qu’elles soient plus fines ne change rien, mis a part le fait qu’on puisse en mettre plus dans une batterie de taille égale. C’est là que la capacité de la batterie augmente
On voit tout de suite seulement l’augmentation d’autonomie… Mais on pourrait aussi diviser par deux taille/poids de la batterie a capacité égale, moins de contraintes dans le véhicule, structure sûrement moins renforcée, emprunte carbone amoindrie pour le transport (que ce soit des composants ou du véhicule) et aussi on niquerait un peu moins le bitume 😁
À voir si ça va aboutir niveau industrialisation et commercialisation mais l’approche est très prometteuse. Plutôt que de chercher une nouvelle formulation chimique ils jouent sur la forme. Plus précisément la nano-forme. Avec des couches actives ultra-minces on peut en effet « empiler » plus de couches actives à volume/poids égal. Et étant donné que la charge est répartie sur plus de couches actives la vitesse de charge aussi est augmentée. La nano-structuration de matériaux déjà existants c’est ce qui permettra les plus grands bonds technologiques au 21e siècle.
Les gens trouveront toujours des excuses pour ne pas passer à l’électrique alors que les autonomie actuelles correspondre parfaitement aux besoins d’une très grande majorité de conducteur… Il préfère acheter des hybrides
Qu’ils nous sortent déjà une batterie de portable qui tienne 15 jours… les dernier modèle sortis ne tiennent même plus une journée
Cela fait 30 ans que je lis des informations scientifiques. Si 5% des annonces avaient vu le jour, nous serions immortels, nous nous déplacerions à la vitesse de la lumière, etc… D’un côté cela rends optimiste, d’un autre, avec le recul, cela fait relativiser de la proportion de découvertes merveilleuses qui retombent comme des soufflets ratés et du temps qu’il faut pour que celles qui survivent se déploient.
En dehors du stockage il faudra aussi penser à produire l’électricité massivement de manière assez propre et l’acheminer, autre challenge. C’est toute une chaine qui doit fonctionner au même rythme.
C’est sous brevet, ils ne sont pas constructeurs automobile, on ne verra jamais leurs batteries. Comme tous les autres.
C est l annonce batterie miraculeuse de la semaine…qui ne donnera aucune suite comme 99% de ces annonces.
On peut se dire que c’est encore un énième annonce de batterie révolutionnaire.
Sauf qu’aujourd’hui le contexte est différent car beaucoup de milliards sont injectés en R & D pour trouver le Saint Graal de la batterie. Les batteries prometteuses en laboratoire doivent confirmer en longévité mais surtout passer en phase industrielle a un coût qui ne soit pas prohibitif.
Tesla vient de montrer au Battery Day que ca peut bouger assez vite sur ces domaines en augmentant significativement l’autonomie en jouant sur plusieurs aspects (chimie, integration de cellules, process industriel batterie et chassis etc).
Donc ce genre de recherche apporte des pistes d’innovation et catalyse les espoirs, je passe en mode optimiste pour ce qui me concerne.
D’ailleurs tout ceci est suivi de très très près par les constructeurs automobiles, pétroliers et investisseurs qui degaineront les milliards quand ils flaireront le bon filon. La roue tourne.
Il y a que moi qui trouve que le probleme est pris dans le mauvais sens ? Une voiture qui fait 2000km d’autonomie, je m’en fous, je fais jamais ça en une journée ! Par contre, une batterie qui fait 500km, mais 4x plus petite et plus légère que les batteries actuelles, et moins degueu à produire, qui se charge plus vite, alors là, oui ! Batterie plus légère = moindre conso, et là, on rentre dans un cercle vertueux.
Pour une fois, on va essayer d y voir du positif:
– Labos DE et NL réputés et peu enclin au marketo-bullshit a la sino-americaine.
– Pas de promesse sur les dates ou le coût, je trouve ça positif ! c est un labo de recherche, c est pas a eux de se lancer dans l application industriel. gage de sérieux.
– du Labo a l industrie, ca peut mettre 20ans ou 2ans, c est très dépendant de la volonté technique des grands industriels et du Marché.
Il y a encore 10ans, il n y avait AUCUN acteur majeur dans ce secteur !! AUCUN !!! Aujourd’hui, plus que Tesla, la Grande Industrie est lancé, Panasonic, CATL, le truc avec Peugeot, VW, etc…ca part dans tous les sens. Les investissements pleuvent !
Les consommateurs sont déjà près, dans l attente !
Il a meme des enjeux critiques de marché, une concurrence agressive, Tesla qui devient le leader mondial, les construc. DE (et FR) qui ont du mal a suivre et les chinois qui sont pres a bondir.
Énorme avantage du VE, la batterie peut tout a fait être remplacer par un tout nouveau modèle sans difficulté. Les anciennes batteries sont parfaitement recyclable.
Je m attend pas, bien sur, a voir cette techno mis en application dans l année mais je serais pas surpris d un gros bond technologique dans les 2 a 5ans. ……AMEN !
Un jour peut-être. Sachant qu’un moteur thermique est souvent en dessous de 50% d’efficacité et qu’avec un plein de diesel on peut déjà faire jusqu’à 8-900km, alors avec un moteur électrique bien plus performant, on devrait un jour pouvoir faire bien plus de kilomètres avec une charge d’électricité qui contiendrait autant d’énergie qu’un plein de gasoil…
Comme le dit l’article, ce triplement de densité est en phase laboratoire.
Donc pour une production grande série, il faudra attendre environ 20 ans.
Ca sera donc peut etre le type de batteries pour les VE de 2040
Le graal
Le rêve
La réalité un jour prochain ?
Si seulement
Avec ce système plus besoin de chargeur
Tu recharges tranquillement chez toi
Puis à destination si tu pars loin sinon au retour chez toi
La tranquillité absolue
tu gardes quand même quelques chargeurs pour les étourdis ou les taxi
Après a voir si cela sort un jour et à quel prix car c’est le prix qui fera ou ne fera pas développer cette technologie si le reste est ok fiabilité praticite
Certains n’ont pas lu que l’ont pouvait recharger très vite avec cette technologie
Donc plus aucun soucis de déplacement
Bon pour le moment c’est du rêve
A suivre …
Je ne saurais pas dire quelle innovation va l’emporter, mais on finira bien avec des batteries qui offrent des autonomies bien supérieures à aujourd’hui, moins d’empreinte écologique et énergétique, à un coût raisonnable.
Par contre, même en supposant un véhicule efficient à 10kWh/100km, pour 1000km, c’est une batterie à 100kWh, donc un sacré puissance de recharge nécessaire pour faire un plein en 10-20 minutes. Mais avec autant d’autonomie, le besoin de recharge rapide en chemin ne serait plus vraiment d’actualité… (ça existerait mais ne serait plus obligatoire pour de nombreux trajets).
Encore une annonce de batterie révolutionnaire… comme tous les mois.
Bref comme souvent, beaucoup de blabla, peu de résultats.
Aucun intérêt si ce n’est un effet d’annonce.
Lier ce développement à l’automobile va dans ce sens.
Techniquement comme la charge serra toujours trop lente pour une telle capacité il faudra des heures pour une charge rapide depuis 0%.
Là où cette technologie serait vraiment intéressante c’est dans l’électronique de portable, smartphone et ordinateurs principalement.
De même si les résultats sont si bons, pourquoi embrouiller les gens avec des chiffres bidons (autonomie…..) et donc prendre les gens pour des cons…
Ce qui compte c’est les perfs des accus, pas de la supposée voiture qui en serait équipé et ca s’exprime donc en kWh/kg, KWh/l, kWh/€ et C rate, le reste on s’en tamponne gentillement le coquillard….
C’était la batterie révolutionnaire de la semaine, à bientôt pour une autre techno révolutionnaire!
Sur mon vélo : 20 000 km chaque année sans gazole, essence, GPL, électricité…
Blaque à part : qui a besoin de 2000 km entre chaque « branchement » ? je ne suis pas sûr que c’est ce dont les VE ont besoin en priorité.
Sceptique oui, peut-être pas au point de jeter la nouvelle à la fosse …
Si les progrès pouvaient permettre aux constructeurs d’embarquer des batteries plus légères et avec des matières premières plus abondantes, plutôt que d’annoncer des autonomies ridiculement inutiles :)
Les annonces concernant des batteries révolutionnaires me laissent toujours sur ma faim… D’un côté, c’est très positif, cela montre que la marge de progression est énorme et permettra, à terme, d’avoir des véhicules électriques lourds (camion, bateau, avion…). D’un autre côté, est-ce que cela ne retarde pas le passage au VE chez le quidam qui se tâte (et qui n’est pas spécialiste). Pourquoi acheter un VE en 2020 avec 400 km d’autonomie et recharge CCS en 1h30, alors que ‘bientôt’, il y aura des VE avec 2000 km d’autonomie et recharge en 15 minutes ?!!! Sauf que ce type d’article devrait rappeler que pour recharger 2000 km en 15 minutes, il faut une puissance de l’ordre de 1,6 MW et que ça ne me parait pas envisageable pour des voitures… même dans 10 ans.
Faut voir aussi le coût de fabrication, car on ne parle que du coût de fabrication des cellules actuelles mais pas des nouvelles.
A voir également la puissance de ces nouvelles batteries, tant en sortie pour envoyer au moteur qu’en entrée pour la recharge, ainsi que le nombre de cycles…
Elon Musk : « c’est facile de designer la batterie parfaite avec une densité folle, tout le monde peut le faire. Mais le plus important c’est de pouvoir la fabriquer en masse, et ça c’est 1000x plus dur »
pas d’infos sur le cout du procédé