Dans un contexte où les technologies de batteries évoluent rapidement, General Motors vient d’annoncer une orientation stratégique majeure pour ses futurs modèles électriques. Le constructeur américain mise sur une nouvelle technologie de cellules prismatiques utilisant une chimie lithium-manganèse (LMR) pour équiper ses pick-up et SUV de grande taille à partir de 2028. Cette décision marque un changement significatif par rapport aux technologies actuellement utilisées et pourrait avoir des implications importantes pour l’ensemble du marché.
Une nouvelle chimie de batterie prometteuse
GM affirme vouloir devenir le premier constructeur automobile au monde à utiliser des batteries lithium-manganèse (LMR) dans ses véhicules de production. Cette nouvelle chimie représente non seulement un changement par rapport aux batteries actuelles nickel-manganèse-cobalt (NMC) et lithium-fer-phosphate (LFP), mais aussi un abandon du format “pouch” (sachet) que GM utilise depuis longtemps.
La particularité de ces batteries LMR réside dans leur positionnement stratégique entre les technologies existantes. Selon GM, elles offrent des avantages de coût proches des batteries LFP tout en maintenant une densité énergétique comparable aux batteries NMC. La chimie LMR, proche parente des NMC, utilise significativement moins de nickel et de cobalt – deux métaux coûteux et polluants – et incorpore une proportion bien plus importante de manganèse, un élément que GM décrit comme relativement abordable et abondant dans la croûte terrestre.
Le format prismatique : un choix décisif pour l’avenir
Au-delà de la chimie, GM repense également le format de ses cellules. Le passage aux cellules prismatiques représente un changement tout aussi crucial que la composition chimique elle-même.
Dans l’univers des batteries, la forme et la taille jouent un rôle déterminant. Les cellules prismatiques, de forme carrée ou rectangulaire, offrent plusieurs avantages :
Une conception modulaire et empilable facilitant l’intégration dans les packs
Une meilleure utilisation de l’espace avec moins de volume perdu
Une optimisation globale de la conception des batteries
“Nos cellules en sachet actuelles ont un module gauche et un module droit qui sont vraiment difficiles à connecter en un module plus grand”, explique Andy Oury, ingénieur en batteries et responsable de la planification commerciale chez GM. “Avoir moins de modules mais plus grands représente une stratégie de réduction des coûts, et la forme prismatique particulière est vraiment importante pour la simplification globale du module et de la production.”
Des résultats impressionnants en perspective
GM affirme que le format prismatique permet à lui seul de réduire de 75% le nombre de pièces au niveau du module par rapport aux cellules en sachet, et de 50% au niveau global du pack. Des économies de poids de “plusieurs centaines de kilos” sont également attendues. Les ingénieurs de GM précisent que les cellules LMR prismatiques promettent 33% de densité énergétique supplémentaire pour des coûts “comparables” en euros par kilowattheure par rapport aux batteries LFP.
Le développement des batteries LMR n’est pas récent. GM y travaille depuis une décennie, mais la pandémie a accéléré les choses. L’entreprise a commencé la R&D interne sur les matériaux en 2020, a construit une cathode de démonstration en 2021 et a produit son premier lot complet de cellules LMR en 2023. En 2024, elle avait fabriqué plus d’une tonne de matériau actif de cathode LMR (CAM) et confirmé une application véhicule au début de cette année.
Un changement de mentalité chez GM
Il y a environ un an et demi, le constructeur a également recruté Kurt Kelty, un vétéran de l’industrie des batteries qui a passé 15 ans chez Tesla, comme nouveau responsable des batteries et de la propulsion. Fait intéressant, Kelty n’était pas immédiatement convaincu par le format prismatique, préférant initialement les cellules cylindriques. Les ingénieurs de GM ont dû convaincre leur nouveau patron.
“J’avais un a priori. Je me disais que la réponse était forcément cylindrique”, raconte Kelty. “Mais mon équipe m’a fait remarquer les différences, comment nous pouvions obtenir une densité énergétique plus élevée à un coût inférieur.”
Ce changement d’approche semble refléter une transformation plus profonde chez GM. Après plusieurs retards de production et problèmes logiciels ces dernières années, le constructeur semble avoir trouvé un moyen de s’affranchir de sa bureaucratie, donnant à ses équipes spécialisées dans les batteries une rare liberté d’innover et de résoudre rapidement les problèmes, comme le ferait une startup.
Des défis à l’horizon et l’indépendance technologique
La technologie des batteries LFP s’améliore rapidement en Chine, mais le pays maintient aussi une mainmise sur cette chaîne d’approvisionnement. Les États-Unis ont besoin de leur propre stratégie, adaptée aux défis américains spécifiques, comme rendre les pick-up et SUV électriques de grande taille économiquement viables.
Ce n’est actuellement pas vraiment le cas. La batterie de 24 modules du Hummer EV, présentée au Centre technique de General Motors dans le Michigan, a la taille d’un matelas king-size et pèse près de 1 350 kg – l’équivalent du poids d’une petite voiture électrique complète.
Les cellules LMR prismatiques sont encore loin de la production de masse. Nous sommes à au moins trois ans de leur intégration dans un véhicule de production. Mais GM mise sur cette technologie, tout comme Ford.
“Les Model 3 et Model Y ont été développés il y a des années, et les modifier à ce stade représente un énorme défi”, explique Kelty, évoquant pourquoi les Tesla grand public sont restées largement inchangées en termes de chimie de batterie au fil des années.
Pour l’avenir de l’électrification automobile américaine, cette approche représente une opportunité unique. “Si vous partez d’une feuille blanche, vous pouvez utiliser ce que vous voulez : cylindrique, prismatique, sachet et n’importe quelle chimie”, conclut Kelty. “C’est une victoire pour un spécialiste des batteries. Ça ne peut pas être mieux que ça.”
Rédigé par Alexandra Dujonc
Après des études en ingénierie électrique, j'ai travaillé sur des projets de recherche et de développement visant à améliorer la capacité de recharge des voitures électriques dont j'en ai fait ma spécialité ! Je mets à votre disposition mes connaissances approfondies sur le sujet de la recharge électrique.
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