Nouvelles opportunités d'investissement dans la technologie des batteries

Alors que la demande en informatique mobile et en voitures 100% électriques augmente, les limitations de la technologie actuelle des batteries constituent un obstacle. Inventée dans les années 1790 par le physicien italien Alessandro Volta, la batterie électrique a été le fer de lance de nombreux gadgets, appareils et machines.

Alors que les appareils grand public sont devenus plus petits et que leur utilisation ininterrompue avant la recharge est devenue plus importante, il est également devenu de plus en plus important que les batteries deviennent à la fois miniaturisées et économes en énergie. Cependant, il s’est avéré qu’il s’agissait d’un obstacle technologique qui, s’il est dépassé, constituera un développement important et rentable pour l’économie de haute technologie de demain.

Technologie de la batterie

Toutes les batteries électriques reposent sur la réaction chimique fondamentale de réduction et d’oxydation (rédox) pouvant se produire entre deux matériaux différents. Ces réactions sont hébergées dans un récipient fermé et scellé. La cathode, ou borne positive, est réduite par l'anode, ou borne négative, où se produit l'oxydation. La cathode et l'anode sont séparées physiquement par un électrolyte qui permet aux électrons de s'écouler facilement d'un terminal à l'autre. Ce flux d'électrons crée un potentiel électrique qui permet de générer un courant électrique lorsqu'un circuit est terminé.

Les piles grand public jetables (appelées piles primaires), telles que les piles de taille AA et AAA produites par des sociétés comme Energizer (ENR), reposent sur une technologie qui ne convient pas aux applications modernes. D'une part, ils ne sont pas rechargeables. Ces piles dites alcalines utilisent une cathode en dioxyde de manganèse et une anode en zinc, séparées par un électrolyte en dioxyde de potassium dilué. L'électrolyte oxyde le zinc de l'anode tandis que le dioxyde de manganèse de la cathode réagit avec les ions de zinc oxydés pour créer de l'électricité. Progressivement, les sous-produits de réaction s'accumulent dans l'électrolyte et la quantité de zinc restant à oxyder diminue. Finalement, la batterie meurt. Ces batteries fournissent généralement 1, 5 volt d'électricité et peuvent être disposées en série pour augmenter cette quantité. Par exemple, deux piles AA en série fournissent trois volts d'électricité.

Les piles rechargeables (appelées piles secondaires) fonctionnent sensiblement de la même manière, en utilisant une réaction de réduction d’oxydation entre deux matériaux, mais elles permettent également à la réaction de s’écouler en sens inverse. Les batteries au lithium-ion (LiOn) les plus couramment utilisées sur le marché aujourd'hui, mais diverses autres technologies ont également été testées dans la recherche d'une batterie rechargeable utilisable, notamment l'hydrure de nickel-métal (NiMH) et le nickel-cadmium (NiCd).

Les piles au NiCd ont été les premières batteries rechargeables disponibles dans le commerce pour une utilisation sur le marché de masse mais ont souffert du fait qu'elles ne pouvaient recharger qu'un nombre limité de piles. NiMH a remplacé les piles NiCd et a pu être chargé plus souvent. Malheureusement, leur durée de conservation est très courte. Par conséquent, s’ils ne sont pas utilisés peu de temps après leur production, ils risquent de ne pas être efficaces. Les batteries LiOn ont résolu ces problèmes en entrant dans un petit conteneur, ayant une longue durée de vie et permettant de nombreuses charges. Toutefois, les batteries LiOn ne sont pas les plus couramment utilisées dans les produits électroniques grand public, tels que les appareils mobiles et les ordinateurs portables. Ces piles coûtent beaucoup plus cher que les piles alcalines jetables et ne sont généralement pas disponibles dans les formats traditionnels AA, AAA, C, D, etc. (Voir aussi: Stocks de batteries au lithium-ion .)

Le dernier type de piles rechargeables que la plupart des gens connaissent bien est celui des piles au plomb-acide, plus communément utilisées comme piles de voiture. Ces batteries peuvent fournir beaucoup d’énergie (comme lors du démarrage à froid d’une voiture), mais contiennent des matières dangereuses, notamment du plomb et de l’acide sulfurique, qui est utilisé comme électrolyte. Ces types de piles doivent être éliminés avec précaution afin de ne pas polluer l'environnement ni causer de préjudice physique à ceux qui les manipulent.

L’objectif de la technologie actuelle en matière de batteries est de créer une batterie qui puisse égaler ou améliorer les performances des batteries LiOn, mais sans les coûts élevés liés à leur production. Au sein de la famille des ions lithium, les efforts ont été concentrés sur l'ajout d'ingrédients supplémentaires pour augmenter l'efficacité de la batterie tout en réduisant les coûts. Par exemple, les arrangements lithium-cobalt (LiCoO2) se retrouvent maintenant dans de nombreux téléphones portables, ordinateurs portables, appareils photo numériques et produits portables. Les cellules au lithium-manganèse (LiMn2O4) sont le plus souvent utilisées pour les outils électriques, les instruments médicaux et les groupes motopropulseurs électriques, tels que ceux que l'on trouve dans les véhicules électriques. (Pour plus, voir: Pourquoi les voitures Tesla sont-elles si chères? )

Actuellement, certaines équipes mènent des activités de recherche et développement pour améliorer les performances des batteries au lithium. Les batteries lithium-air (Li-Air) constituent un nouveau développement intéressant qui pourrait permettre une capacité de stockage d'énergie bien plus grande - jusqu'à 10 fois supérieure à celle d'une batterie LiOn classique. Ces batteries "respireraient" littéralement en utilisant de l'oxygène libre pour oxyder l'anode. Bien que cette technologie semble prometteuse, il existe un certain nombre de problèmes techniques, notamment la constitution rapide de sous-produits réduisant les performances et le problème de "mort subite" dans lequel la batterie cesse de fonctionner sans avertissement.

Les batteries lithium-métal constituent également un développement impressionnant, promettant une efficacité énergétique presque quatre fois supérieure à celle de la technologie actuelle des batteries de voiture électrique. Ce type de batterie est également beaucoup moins coûteux à produire, ce qui réduira le coût des produits qui les utilisent. Les problèmes de sécurité, cependant, sont une préoccupation majeure car ces batteries peuvent surchauffer, provoquer un incendie ou exploser si elles sont endommagées. Le lithium-soufre et le silicium-carbone font partie des nouvelles technologies en cours de développement, mais ces cellules en sont encore aux premières étapes de la recherche et ne sont pas encore commercialement viables. Plusieurs développements se produisent également autour des batteries à énergie solaire.

Investir dans la technologie des batteries

Si et quand la technologie de batterie prend son envol dans ces nouvelles directions, elle réduira les coûts de production des produits électroniques grand public et des véhicules électriques tels que ceux produits par Tesla Motors (TSLA). Tesla a récemment annoncé la construction d'une «gigafactory» destinée non seulement à produire plus de véhicules, mais également à produire ses propres batteries LiOn en interne, en collaboration avec le géant japonais de l'électronique Panasonic (ADR: PCRFY). En prenant en main le problème de production de batteries, Tesla a peut-être trouvé un excellent moyen d’obtenir une exposition aux investissements dans les voitures électriques et les technologies de batterie. (Voir également: Jeux de batterie hybride .)

Le marché de la technologie des batteries est quelque peu myope avec les nouvelles technologies, les développements et les partenariats qui catapultent l’industrie. Le «Rapport 2018 des 20 plus grandes entreprises de fabrication de batteries lithium-ion au monde» de Visiongain fournit de nombreuses informations sur le marché de la technologie des batteries et ses principaux fabricants. Les entreprises figurant dans le rapport incluent:

• Systèmes A123 Inc.
• Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
• Société de l'industrie aéronautique de la Chine (AVIC)
• BYD Company Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Contemporain Amperex Technology Ltd (CATL)
• GS Yuasa Corporation
• Hefei Guoxuan Énergie de haute technologie Co., Ltd
• Hitachi Chemical Co., Ltd.
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Panasonic Corporation
• Batteries Saft
• Samsung SDI Co. Ltd.
• TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen Batterie Joint-Stock Co., Ltd.
• Tianneng Power International Ltd
• Toshiba Corporation

Parmi les autres noms notables de l'industrie des batteries, citons:

• Arotech Corp (ARTX) développe et distribue des batteries au lithium et au zinc-air et compte l'armée américaine parmi ses clients.
• PolyPore Inc. (PPO) produit des batteries lithium-polymère hautement spécialisées destinées principalement à des usages industriels et médicaux.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) est une société d’énergie alternative qui a créé une coentreprise majoritaire avec Delphi Automotive (DLPH) dans le but de créer des solutions de batteries pour les véhicules électriques.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) est une société britannique qui exploite la nanotechnologie et le graphène pour produire, entre autres, des batteries à base de graphène.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) mène également des recherches sur les applications à base de graphène.
• EnerSys est un pur jeu de piles. Il est actuellement le plus grand fabricant de batteries industrielles au monde.

Il existe également le FNB Global X Lithium & Battery Tech (LIT). Ce FNB cherche à suivre l’indice Solactive Global Lithium et offre une exposition à un portefeuille diversifié de sociétés cotées en bourse qui se concentrent principalement sur le lithium, y compris l’extraction du lithium, son raffinage et son utilisation dans la production de batteries. Les principales participations dans le FNB LIT en octobre 2018 comprenaient les suivantes:

• FMC CORP 18.06%
• ALBEMARLE CORP 17, 64%
• SAMSUNG SDI CO LTD 7, 40%
• ENERSYS 6, 91%
• QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6, 62%
• LG CHEM LTD 5.41%
• GS YUASA CORP 4.95%
• PANASONIC CORP 4.60%
• TESLA INC 4.37%
• SIMPLO TECHNOLOGY CO LTD 4.24%

Le résultat final

Les piles pour le pouvoir ont toujours joué un rôle important à l’ère moderne. Cependant, avec l'avènement de l'informatique mobile et des voitures électriques, leur importance ne fera que grandir. À l'heure actuelle, par exemple, les blocs d'alimentation à batterie représentent plus de la moitié du coût d'une automobile Tesla. (Voir également: Quel est le meilleur moyen de se familiariser avec la voiture électrique lorsqu'on investit dans le secteur automobile? )

En raison de leur importance croissante, la recherche de piles rechargeables neuves et de meilleure qualité prend de l'ampleur. Les batteries au lithium-air et au lithium-métal peuvent s'avérer être le progrès qui compte. Si ces technologies finissent par porter leurs fruits, investir dans de grandes entreprises de fabrication de batteries, chez des fabricants de lithium-ion à l'état pur ou une exposition indirecte via des producteurs de lithium métal peut contribuer à améliorer les performances futures d'un portefeuille. ( Pour plus d'informations, voir: Investing in the Megatrend: Lithium .)