En août 2023, j’ai publié un article sur la batteries Shenxing de la compagnie CATL, le plus gros fabricant de batteries au monde. À ce moment, CATL annonçait cette nouvelle batterie LFP (Lithium Fer Phosphate) améliorée, qui fonctionnait très bien aux basses températures et était capable de donner une autonomie de 700 km selon le cycle de test chinois CLTC, tout en pouvant récupérer 400 km d’autonomie avec une recharge de 10 minutes. Très récemment, fin avril 2024, CATL annonçait une deuxième mouture de sa batterie Shenxing, la Shenxing Plus, encore plus performante. Cette dernière peut fournir une autonomie de 1 000 km, alors qu’on peut lui redonner 600 km d’autonomie en 10 minutes de recharge rapide. De plus, cette fois, la compagnie a dévoilé la densité massique d’énergie de leur Shenxing Plus, soit 205 Wh/kg.
C’est une avancée majeure pour la chimie LFP, puisque les batteries LFP traditionnelles ont une densité massique d’énergie de 170 Wh/kg. À 205 Wh/kg, c’est très proche des batteries NMC (230 Wh/kg) préférées pour les plus longues autonomies. En fait, ces dernières devraient perdre beaucoup de terrain puisqu’elles sont environ 30% plus chères que les batteries LFP et que leur avantage au niveau de la légèreté s’estompe avec la dernière annonce des performance de la batterie Shenxing Plus.
Les performances de la Shenxing Plus dans le cycle de test EPA
Pour transformer les kilométrages selon le cycle de test CLTC en kilométrage selon le cycle EPA (plus près de la vraie vie en Amérique du Nord), une bonne façon de procéder est de prendre un VÉ qui est vendu en Chine et aux États-Unis. C’est ce qu’a fait Craig Chen pour la Model 3 Performance, en tenant compte des légères différences dans la capacité de la batterie dans les deux pays. Il a divisé les autonomies de cette voiture dans les deux pays, selon les deux cycles de test, par le nombre de kWh de la batterie. En Chine, selon le cycle CLTC, il obtient 8,61 km/kWh, et aux États-Unis, selon le cycle EPA, c’est 6,14 km/kWh. Pour obtenir l’équivalent EPA, en première approximation, des kilomètres parcourus selon le cycle CLTC, il faut donc multiplier par 0,71 (6,14 / 8,61).
Ainsi, selon le cycle EPA, La batterie Shenxing Plus peut donner une autonomie de 710 km à un VÉ (au lieu de 1 000 km CLTC) et reprendre 425 km d’autonomie (au lieu de 600 km CLTC) avec une recharge rapide de 10 minutes, ce qui signifie qu’on peut recharger de 60% la batterie en 10 minutes. Il n’y a donc aucun problème pour faire de longs trajets!
Les détails techniques sur ses constituants et sa fabrication
CATL est très avare sur les détails, mais donne quelques indices dans son communiqué de presse, qui peuvent laisser entrevoir certaines choses, à préciser ultérieurement. Le premier indice est qu’ils ont ajouté des métaux de transition à la chimie LFP traditionnelle afin de pouvoir recharger plus rapidement. Les métaux de transition sont encadrés en noir dans le tableau périodique ci-dessous.
Portion du tableau périodique montrant les métaux de transition, encadrés en noir. Source : Wikipedia.
Il serait très étonnant qu’ils aient utilisé du nickel et du cobalt que tout le monde essaie d’éviter, sinon en petites quantités, ni des métaux précieux comme l’or, l’argent, le platine, le palladium ou l’irridium. Ce qui semble le plus logique c’est l’ajout de manganèse (Mn), connu pour aider à augmenter la densité d’énergie des batteries LFP. Ce serait alors très probablement une batterie LMFP.
Le deuxième indice dans le communiqué de presse est qu’ils ont ajouté à l’anode un matériau structuré en nid d’abeille 3D qui permet d’augmenter la densité d’énergie et de contrôler les gonflements durant la recharge. Cet indice semble démontrer qu’ils ont probablement ajouté du silicium à du carbone structuré dans l’anode, comme plusieurs compagnies ont fait. Voir les paragraphes sur les compagnies Group 14, Sila ou Enevate dans mon article sur les anodes avec du silicium.
Il est possible également qu’ils aient ajouté d’autres éléments, dont ils ne parlent pas.
CONCLUSION
En guise de conclusion, je vais répéter le début de celle de mon premier article sur la batterie Shenxing. «Tout d’abord, rappelons les avantages des batteries LFP :
- elles sont beaucoup plus sécuritaires,
- elles sont moins chères,
- elles n’ont pas de nickel ni cobalt,
- elles durent deux fois plus longtemps,
- elles utilisent des matériaux très abondants (fer, phosphate),
- elles peuvent être déchargées à 0% sans problème,
- elles peuvent être rechargées à 100% sans problème.
Vous conviendrez que ce sont là d’énormes avantages! CATL vient de démontrer, avec sa nouvelle mouture Shenxing de leurs batteries LFP, qu’on peut pratiquement éliminer ses trois inconvénients :
- elles performent mal aux basses températures,
- elles ont une plus faible densité d’énergie (moins d’autonomie),
- elles ne se rechargent pas très rapidement.»
Compte tenu des améliorations de la batterie Shenxing Plus, je changerais la phrase «CATL vient de démontrer, avec sa nouvelle mouture Shenxing de leurs batteries LFP, qu’on peut pratiquement éliminer ses trois inconvénients» par «CATL vient de démontrer, avec sa nouvelle mouture Shenxing Plus de leurs batteries LFP, qu’ils ont éliminé leurs trois inconvénients».
Le fait que la densité massique d’énergie de la Shenxing Plus soit de 205 Wh/kg permet des autonomies de l’ordre de 600 km (EPA) pour les VÉ. De plus, leur possibilité d’une recharge rapide à 60% en 10 minutes rend la conduite d’un VÉ sur de longs trajets très agréable! Ajoutons à cela les excellentes performances aux températures froides et on réalise que la batterie Shenxing Plus vient véritablement de se positionner comme un challenger de haut niveau pour les batteries NCA et NMC qui dominaient le marché. Ce n’est plus simplement une alternative moins chère dédiée aux VÉ d’entrée de gamme, comme l’étaient les batteries LFP traditionnelles avec leur 170 Wh/kg et des autonomies de 430 km.
On devrait voir arriver les batteries Shenxing Plus dans des VÉ commerciaux en 2024 ou 2025, et elles devraient prendre une part importante du marché. Au rythme où la technologie progresse, les années qui viennent risquent de nous réserver de très belles surprises!
Selon un article de Reuters, CATL est en pourparlers avec Tesla et d’autres fabricants automobiles pour leur accorder une licence afin de pouvoir fabriquer les batteries LFP de CATL en Amérique du Nord. L’article précise même que des équipements de fabrication de batteries ont étés envoyés par CATL à Tesla, au Nevada.
Les véhicules Tesla devraient donc être équipés avec les batteries Shenxing en 2025, et possiblement avant en Chine.
