Les batteries sont la pierre angulaire de la transition énergétique. Elles sont indispensables pour permettre la révolution de la mobilité, décarboner les transports et assurer la stabilité des réseaux électriques. Cette course mondiale contre la hausse des températures s’apparente à un marathon : elle exige la participation résolue des talents et des acteurs de chaque continent.

Nous tenons une batterie dans la main sans vraiment y penser – pourtant son histoire coïncide parfaitement avec la première révolution industrielle, il y a deux siècles. Alessandro Volta invente la pile voltaïque, et 200 ans plus tard, nous en utilisons encore le principe dans nos piles AA et AAA. En 1859, la batterie au plomb-acide voit le jour ; un siècle et demi plus tard, elle représente encore plus de la moitié du marché des batteries rechargeables et équipe toujours la majorité des chariots élévateurs industriels et des engins lourds. Les recherches sur les batteries nickel-hydrure métallique démarrent à la fin des années 1960 et aboutissent à leur commercialisation à la fin des années 1980. Dans les années 1970-1980, des scientifiques des deux côtés de l’Atlantique ouvrent la voie à la “chimie d’intercalation” pour les batteries au lithium, posant les bases de la révolution à venir. En 1992, Sony commercialise les premières batteries lithium-ion : leur densité énergétique – en wattheures par kilogramme – dépasse de plus de trois fois celle du plomb-acide, propulsant ainsi la révolution mobile.

L’histoire nous a appris que l’invention de nouvelles chimies de batterie n’efface pas les anciennes. Les technologies plus anciennes continuent de trouver leurs applications de niche, tandis que les nouvelles ouvrent la voie à des usages autrefois jugés impossibles : des drones aux humanoïdes, en passant par les poids lourds et les centres de données.

Une batterie est un dispositif qui stocke de l’énergie chimique et la convertit en énergie électrique par réactions électrochimiques – un mode de conversion intrinsèquement plus efficace que les moteurs à combustion interne ou les générateurs diesel alimentés aux énergies fossiles.

L’industrie des batteries est avant tout une “industrie des matériaux”. Les batteries requérant des métaux spécifiques pour stocker l’énergie, leur chaîne d’approvisionnement commence à la mine. Avec l’explosion de la demande en véhicules électriques, la pression sur l’industrie minière pour extraire ces “minerais critiques” atteint des niveaux sans précédent. Dans les batteries lithium-ion, le cuivre (Cu) sert de collecteur de courant ; selon les chimies employées, le nickel (Ni) et le cobalt (Co) sont également des matériaux essentiels des cathodes.

La domination chinoise : géologie, politique et chaînes d’approvisionnement

La production mondiale de batteries lithium-ion a récemment franchi le seuil du térawatt-heure (TWh). Il a fallu 150 ans aux batteries au plomb-acide pour atteindre cette capacité de production annuelle ; aux lithium-ion, 30 ans ont suffi. Chronologiquement, les années 1990 appartenaient au Japon, avant que la Corée du Sud puis la Chine n’entrent dans la course. Aujourd’hui, la Chine domine le secteur grâce à une politique d’incitations menée avec constance depuis plus de vingt ans, alliant protectionnisme stratégique et vision mondialisée.

L’expansion de Tesla en Chine est souvent citée comme un cas d’école d’exécution industrielle rapide, même si elle a exigé de naviguer dans un environnement d’une complexité singulière, entre enjeux géopolitiques et concurrence locale. En 2018, Tesla a négocié avec succès le droit de devenir le premier constructeur automobile étranger autorisé à détenir 100 % de son usine chinoise. La relation entre la politique minière chinoise et Tesla constitue un “gagnant-gagnant” stratégique qui a permis aux deux acteurs de s’imposer sur le marché mondial du véhicule électrique – même si elle fait désormais face à des tensions géopolitiques croissantes.

La stratégie chinoise vise à faire du pays la “raffinerie centrale” du monde. Même lorsque les minerais sont extraits ailleurs – comme le nickel en Indonésie ou le lithium en Australie –, ils sont souvent acheminés en Chine pour y être transformés. En 2025-2026, la Chine contrôle environ 85 à 90 % des capacités mondiales de raffinage du cobalt et du graphite de qualité batterie¹. En maintenant ce traitement sur son sol, elle offre à ses usines une chaîne d’approvisionnement de proximité, nettement plus rapide et moins coûteuse que l’expédition de matériaux raffinés à travers les océans. En période de flambée des prix, le gouvernement peut également libérer des stocks pour stabiliser les coûts de production nationaux – un luxe que les constructeurs occidentaux n’ont pas encore.

L’électrification est une tendance irréversible. Si nous voulons électrifier un milliard de voitures et doter les réseaux électriques d’un stockage robuste, le monde aura besoin de 200 à 300 térawattheures de batteries². Nous n’en sommes aujourd’hui qu’à 2 ou 3 % du chemin. La course mondiale ne vise pas à protéger l’existant, mais à passer d’un térawattheure à des dizaines, puis à des centaines, en dix à vingt ans. Y aura-t-il suffisamment de lithium ? De nickel ? De cuivre ?

Au-delà du lithium : la prochaine génération de batteries

Si nous voulons des batteries de stockage abondantes et peu coûteuses, nous devons les rendre vraiment bon marché – au sens le plus concret du terme : les tailler dans la roche, à partir des éléments les plus communs de l’écorce terrestre. Les batteries sodium-ion (Na-ion) s’y prêtent tout particulièrement : elles n’utilisent pas de lithium et, grâce à leurs propriétés électrochimiques intrinsèques, se passent également du cuivre comme collecteur de courant. Elles sont souvent présentées comme la “porte de sortie géopolitique” de la transition énergétique. Pourtant, s’il est possible de briser la domination minière (la géologie), s’attaquer à la domination industrielle (la fabrication) est autrement plus difficile. Renverser l’hégémonie chinoise dans les batteries sodium-ion ne se fera pas en trouvant davantage de sel, mais par la standardisation et le passage à l’échelle industrielle. Avec les besoins croissants en stockage stationnaire pour les réseaux électriques – où la plus faible densité énergétique des sodium-ion n’est plus un obstacle rédhibitoire –, l’Occident dispose d’une réelle opportunité pour rattraper son retard dans la fabrication à grande échelle.

L’autre technologie particulièrement prometteuse est celle des batteries tout-solide (All-Solid-State Batteries, ASSB), susceptibles d’atteindre une densité énergétique supérieure à 500 wattheures par kilogramme – soit une autonomie des véhicules électriques pouvant dépasser 1 000 kilomètres par charge. Les éléments chimiques ne changent pas dans les ASSB, mais ce basculement représente un bouleversement majeur dans le jeu de la “localisation” industrielle. Alors que la chaîne d’approvisionnement des batteries lithium-ion est désormais bien structurée, le paysage des ASSB est aujourd’hui le théâtre d’une compétition à très forts enjeux entre la politique industrielle “all-in” de la Chine et la propriété intellectuelle du Japon et des États-Unis. Dans le domaine des ASSB à base de sulfures, par exemple, le Japon détient le plus grand nombre de brevets sur les électrolytes sulfuriques à haute conductivité. À un niveau plus fondamental, les électrolytes solides suppriment le besoin de certains matériaux inflammables et permettent des procédés de fabrication à sec – rendant ainsi la localisation plus sûre et ouvrant potentiellement la voie à des “micro-usines” locales et flexibles, plutôt qu’aux immenses Gigafactories.

Même les batteries lithium-ion bien établies peuvent encore progresser – et elles le font. Au cours des dix dernières années, leurs cathodes NMC ont évolué du NMC532 (5 parts de nickel, 3 de manganèse, 2 de cobalt) au NMC955 (9 parts de nickel, 0,5 de manganèse, 0,5 de cobalt) : en une décennie, la teneur en cobalt a été divisée par quatre, pour de meilleures performances. Dans les batteries lithium-fer-phosphate, le manganèse se substitue au fer pour augmenter la tension – et donc la densité énergétique.

Extraction minière, recyclage et paradoxe de la durabilité

Une batterie n’est pas renouvelable. Pour produire une batterie rechargeable et permettre la croissance du secteur, nous avons besoin de l’extraction minière, du raffinage, de la fabrication et du recyclage. Nous devons travailler main dans la main avec les acteurs miniers et chimiques disposant d’une expertise approfondie, pour montrer l’exemple en matière d’exploitation minière durable.

L’industrie minière a connu un bouleversement radical au cours des trois dernières décennies, passant d’un secteur traditionnel à une industrie de haute technologie centrée sur les “matériaux stratégiques”. Le changement fondamental ne réside pas seulement dans les méthodes d’extraction, mais aussi dans la gestion de la transparence des données et des enjeux géopolitiques. Le recyclage constitue désormais la nouvelle frontière de la “mine urbaine” : les batteries lithium-ion et sodium-ion étant conçues à partir de matériaux différents de ceux du plomb-acide, les procédés traditionnels de pyrométallurgie (fusion) et d’hydrométallurgie (lixiviation) ne sont plus adaptés, ni technologiquement ni économiquement. Le recyclage direct, méthode innovante qui restaure la fonctionnalité des matériaux actifs sans détruire leur structure chimique, gagne en popularité – il évite les étapes énergivores de reconversion en métaux bruts.

Ces dernières années, l’industrie des batteries connaît une croissance considérable, malgré le ralentissement du marché des véhicules électriques. L’essor de l’intelligence artificielle a alimenté celui des centres de données, qui dépendent fortement des batteries pour couvrir leurs pics de demande électrique. Il est essentiel de gérer cette croissance en gardant à l’esprit que les matériaux des batteries sont, par nature, “non renouvelables”.

Comme pour l’ensemble des minerais utilisés dans les secteurs de haute technologie, l’innovation reste indispensable pour extraire, produire et utiliser ces matériaux de façon plus intelligente. Pour la transition énergétique mondiale, nous passons en réalité d’un système intensif en combustibles – fondé sur la combustion de molécules comme le charbon ou le gaz – à un système intensif en matériaux, reposant sur la construction d’infrastructures à partir d’atomes tels que le lithium, le cuivre ou le nickel. Pour réussir cette transition, il faudra creuser. Pourtant, l’exploitation minière est elle-même un émetteur massif de carbone lorsqu’elle n’est pas réalisée selon des méthodes modernes. Pour sortir de ce paradoxe, notre stratégie doit s’orienter vers le recyclage et la substitution des matériaux – deux objectifs à portée de main pour l’industrie des batteries.