LA FILIERE DES
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L’analyse de la filière des batteries lithium ion pour véhicules électriques qui est développée dans ce rapport présente un triple intérêt : industriel, technologique et stratégique.

Cette analyse est tout d’abord intéressante industriellement, dans la mesure où les batteries représentent un coût significatif des véhicules électriques, qui devraient eux-­‐mêmes constituer à moyen terme un segment important du marché automobile. La batterie n’est pas uniquement un bon marqueur de la croissance de cette niche du marché automobile. C’est aussi un axe autour duquel celui-­ci structurera son développement. Le marché du véhicule électrique n’a pas encore atteint un régime de croisière établi. Les batteries joueront un rôle important dans son organisation. Quel business modèle prédominera à terme en matière de propriété de la batterie ? Quelles seront les modalités de recharge qui s’imposeront?

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la filière des batteries lithium ion dans l'industrie automobile

  1. 1.             LA FILIERE DES BATTERIES LITHIUM ION DANS L’INDUSTRIE AUTOMOBILE ETAT DE L’ART - AVRIL 2011 ETUDE REALISEE PAR LES AUDITEURS DU MASTERE SPECIALISE « INTELLIGENCE SCIENTIFIQUE, TECHNIQUE ET ECONOMIQUE » (MISTE) D’ESIEE PARIS www.miste.fr Coordination : Antoine SCHOEN, responsable pédagogique du Miste AJIRENT Jully, BELESCOT Max-Hubert, CHEMIN Ann-Kristin, DEKEYSER Chantal, JAVAY Olivier, LEPERCQ Alexandra, MABIALA-BAMBI Ludh-Cyrck, PANIEZ Marie, RUBINO–DHERBECOURT Timothée, ZENON Jean-Pierre
  2. 2.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011     La  filière  des  batteries  lithium  ion   dans  l’industrie  automobile   État  de  l’art  -­‐  avril  2011     Étude   réalisée   par   les   auditeurs   du   Mastère   Spécialisé   «  Intelligence   scientifique,   technique   et   économique  »  (Miste)  d’ESIEE  Paris   www.miste.fr   Coordination  :  Antoine  SCHOEN,  responsable  pédagogique  du  Miste   AJIRENT   Jully,   BELESCOT   Max-­‐Hubert,   CHEMIN   Ann-­‐Kristin,   DEKEYSER   Chantal,   JAVAY   Olivier,   LEPERCQ   Alexandra,   MABIALA-­‐BAMBI   Ludh-­‐Cyrck,   PANIEZ   Marie,   RUBINO– DHERBECOURT  Timothée,  ZENON  Jean-­‐Pierre     Remerciements     Le   Miste   tient   à   exprimer   ses   chaleureux   remerciements  à   Bernadette   Casterot,   Christophe  Garnier,  Serge  Matynia  de  Renault  pour  les  commentaires  qu’ils  ont  pu  faire   sur  ce  travail  ainsi  qu’à  René  Obam  Nlong,  Lionel  Villard  et  Leila  Zadi  d’ESIEE  Paris  pour   l’aide   qu’ils   ont   apportée   à   l’équipe   de   projet   tout   au   long   de   la   réalisation   de   cette   étude.     Les  éventuelles  erreurs  et  les  points  de  vue  contenus  dans  ce  rapport  n’engagent  que  les   auteurs.   Les   analyses   développées   dans   cette   étude   ne   sauraient   engager   la   responsabilité  d’ESIEE  Paris  ni  celle  de  la  CCIP.    
  3. 3.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       2   Résumé   L’analyse  de  la  filière  des  batteries  lithium  ion  pour  véhicules  électriques  qui  est  développée  dans  ce   rapport  présente  un  triple  intérêt  :  industriel,  technologique  et  stratégique.     Cette   analyse   est   tout   d’abord   intéressante   industriellement,   dans   la   mesure   où   les   batteries   représentent  un  coût  significatif  des  véhicules  électriques,  qui  devraient  eux-­‐mêmes  constituer  à  moyen   terme   un   segment   important   du   marché   automobile.   La   batterie   n’est   pas   uniquement   un   bon   marqueur  de  la  croissance  de  cette  niche  du  marché  automobile.  C’est  aussi  un  axe  autour  duquel  celui-­‐ ci  structurera  son  développement.  Le  marché  du  véhicule  électrique  n’a  pas  encore  atteint  un  régime  de   croisière  établi.  Les  batteries  joueront  un  rôle  important  dans  son  organisation.  Quel  business  model   prédominera  à  terme  en  matière  de  propriété  de  la  batterie  ?  Quelles  seront  les  modalités  de  recharge   qui  s’imposeront?     L’analyse  de  la  filière  des  batteries  lithium  ion  pour  véhicules  électriques  offre  de  plus  la  possibilité  de   suivre  en  temps  réel  la  cristallisation  d’une  trajectoire  technologique.  Le  futur  de  la  filière  des  batteries   pour   véhicules   électriques   reste   en   effet   très   ouvert.   Un   des   scénarios   considéré   comme   le   plus   probable  :  la  solution  lithium  ion  émerge  comme  un  standard.  Mais  plusieurs  trajectoires  sont  possibles   pour  ce  seul  scénario  du  lithium  ion,  qui  correspondent  à  différentes  options  technologiques  pour  les   couples   cathode   anode:   Manganèse   (Mn),   Nickel-­‐Manganèse-­‐Cobalt   (Ni–Mn   –Co),   Nickel-­‐Cobalt-­‐ Aluminium  (Ni-­‐Co-­‐Al)  et  Phosphate  de  Fer  (LiFePo).  Laquelle  de  ces  options  technologiques  émergera   comme  standard  pour  les  batteries  des  véhicules  électriques  ?  Les  constructeurs  automobiles  suivent   avec   beaucoup   d’attention   la   structuration   technologique   de   cette   filière.   Leur   préoccupation   est   d’identifier  le  plus  tôt  possible  l’émergence  du  standard  afin  d’être  en  mesure  d’équiper  au  plus  vite   leurs  véhicules  de  la  solution  la  plus  intéressante,  d’un  point  de  vue  du  prix  et  de  la  performance.   Mais  les  constructeurs  automobiles  ne  sont  en  effet  pas  uniquement  des  observateurs  attentifs  de  cette   construction  d’un  dominant  design.  Et  c’est  dans  cette  perspective  que  ce  rapport  présente  un  intérêt   stratégique  :  les  constructeurs  automobiles  sont  des  acteurs  stratégiques  engagés  qui  participent,  aux   cotés  d’autres  types  d’acteurs  industriels,  à  l’organisation  de  ce  champ  en  tentant  d’imposer  l’option   pour  laquelle  ils  ont  opté  comme  le  futur  standard.   Les   constructeurs   automobiles   ont   fait   des   choix   technologiques,   éventuellement   multiples.   Mais   ils   cherchent  à  rester  en  mesure  de  rallier  une  option  différente  de  celle  pour  laquelle  ils  ont  opté,  s’il   advenait  que  leur  choix  initial  n’était  pas  le  bon.  Ce  qui  requiert  de  leur  part  de  maintenir  un  certain   degré   de   ductilité   dans   leurs   outils   de   production,   ou   dans   leurs   circuits   d’approvisionnement   en   batteries,  de  manière  à  pouvoir  opérer,  à  moindre  coût,  et  le  plus  rapidement  possible,  un  éventuel  saut   vers  la  technologie  concurrente  qui  se  serait  imposée   La   première   partie   de   ce   rapport   présente   tout   d’abord   les   caractéristiques   et   enjeux   des   quatre   technologies   de   batteries   lithium   ion   avant   de   se   focaliser   sur   le   Phosphate   de   Fer   en   singularisant   l’ampleur  de  l’engagement  de  la  Chine  sur  ce  sujet.  Le  nombre  de  brevets  déposés  dans  le  domaine  du   phosphate  de  Fer  reste  peu  élevé  jusqu’en  2006.  A  partir  de  cette  date,  le  nombre  de  brevets  déposés   autour  de  cette  technologie  enregistre  une  progression  spectaculaire,  à  la  faveur  du  développement  des   dépôts  effectués  en  Chine.  En  2010,  près  de  80%  des  brevets  dans  ce  domaine  est  déposé  auprès  de  S   ipo,  l’office  chinois  de  brevets.  L’analyse  des  intérêts  stratégiques  en  présence  montre,  qu’au-­‐delà  des   considérations   économiques,   la   bataille   technologique   autour   des   batteries   pose   le   problème   de   la  
  4. 4.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       3   propriété  intellectuelle  des  brevets.  Le  choix  de  la  technologie  ne  repose  pas  seulement  sur  des  points   techniques  mais  prend  également  en  compte  des  considérations  politiques.     La   Chine   parviendra-­‐t-­‐elle   à   développer   une   industrie   du   lithium   ion   Phosphate   de   Fer   de   façon   autonome   ?   Ou   reconnaitra-­‐t-­‐elle   le   caractère   bloquant   des   brevets   fondateurs   déposés   par   Hydro   Québec,  l’université  de  Montréal  et  le  CNRS  ?  Au  printemps  2011,  date  de  bouclage  de  cette  étude,  il   est  encore  trop  tôt  pour  apporter  une  réponse  univoque  à  cette  interrogation.  Le  dénouement  de  ce   dossier   sera   riche   d’enseignements.   Il   peut   soit   signer   l’instauration   d’un   régime   conflictuel   entre   l’Occident  et  la  Chine  sur  le  terrain  technologique.  Ou  il  peut  annoncer  l’insertion  de  la  Chine  dans  le   concert  des  nations  en  matière  de  propriété  intellectuelle.  Cette  dernière  perspective  a  évidemment  la   faveur  des  détenteurs  des  droits  d’exploitation  de  ces  brevets,  du  fait  des  royalties  liés  à  une  concession   de   droits   d’exploitation.   Un   tel   dénouement   négocié   représenterait   une   issue   heureuse   pour   les   institutions  de  recherche  publique  -­‐  dont  le  CNRS  -­‐  qui  ont  contribué  à  cette  percée  technologique.     La  seconde  partie  de  ce  rapport  étudie  la  structuration  de  la  filière  industrielle  des  batteries  lithium  ion   pour   véhicules   électriques   à   travers   le   prisme   des   intérêts   des   différents   types   d’acteurs   qui   y   sont   impliqués   (constructeurs   automobiles,   fabricants   de   cellules   de   batteries,   fabricants   de   packs   de   batteries,  opérateurs  d’infrastructures  de  recharge,…)  en  distinguant  les  relations  de  différentes  natures   que   ceux-­‐ci   ont   nouées   entre   eux   (relations   internes,   liens   capitalistiques,   accord   de   R&D,   vente   d’équipement,…).   Cette  analyse  centrée  sur  les  acteurs  industriels  permet  de  caractériser  un  dense  tissu  d’interconnexions   (industrielles  et  financières)  qui  est  analysé  sous  la  forme  d’une  carte  stratégique  conçue  comme  un   graphe   relationnel   dans   lequel   les   nœuds   sont   les   acteurs   de   la   filière   et   les   liens   sont   les   relations   nouées   entre   ces   derniers.   L’analyse   qualitative   et   quantitative   de   ce   graphe   permet   notamment   d’identifier   les   acteurs   centraux   de   cette   filière   :   A123,   Daimler   et   Renault   (voir   carte   sur   la   page   suivante).   Après   avoir   synthétisé   les   positions   des   principaux   acteurs   du   secteur   (constructeurs   automobiles   et   fabricants  de  batteries  cette  seconde  partie  détaille  la  chaine  de  valeur  de  deux  acteurs  importants  dans   l’univers  du  véhicule  électrique:  le  Franco-­‐Japonais  Renault  Nissan  et  le  Chinois  BYD.  Cette  analyse  de  la   filière   permet   également   de   repérer   plusieurs   mutations   susceptibles   de   bouleverser   le   secteur   de   l’industrie  automobile.   Les  technologies  liées  aux  batteries  et  aux  moteurs  électriques  ont  en  premier  lieu  déjà  permis  à  de   nouveaux   entrants   -­‐   essentiellement   asiatiques   et   américains   -­‐   de   faire   irruption   dans   une   industrie   mature  plus  que  centenaire,  dont  le  périmètre  semblait  pourtant  bien  établi.   L’organisation   de   la   filière   fait   de   plus   apparaître   une   spécialisation   géographique   marquée   :   les   batteries  devraient,  pour  l’essentiel,  être  produites  en  Asie,  alors  que  les  véhicules  qu’elles  équiperont   semblent  être  principalement  destinés  aux  marchés  occidentaux.   Enfin,   l’ambition   manifestée   par   plusieurs   constructeurs   de   maîtriser   l’intégralité   de   la   chaîne   de   production   -­‐   selon   une   logique   d’internalisation   quelque   peu   orthogonale   à   la   tendance   industrielle   contemporaine  d’externalisation  des  opérations  -­‐  pourrait  se  traduire  par  une  simplification  du  paysage   par  une  concentration  des  acteurs  entrainant  une  disparition  de  certains  d’entre  eux.  
  5. 5.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011     Carte  stratégique  de  la  filière  industrielle  des  batteries  lithium  ion  pour  véhicules  électriques,  focalisée  sur  les  constructeurs  automobiles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
  6. 6.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011     Sommaire   Introduction................................................................................................................................ 6   Partie  1  :  Etat  de  l’art  des  technologies  lithium  ion ..................................................................... 8   Caractéristiques  et  enjeux  des  technologies  associées  aux  batteries  lithium  ion....................................8   Les  caractéristiques  des  véhicules  électriques .....................................................................................8   Les  principes  de  fonctionnement  d’un  accumulateur  électrique .........................................................9   Les  caractéristiques  d’une  batterie  lithium  ion  pour  véhicule  électrique   .........................................10   Production  de  publications  scientifiques  et  de  brevets .........................................................................12   Nombre  de  publications  parues  par  technologie ...............................................................................12   Nombre  de  brevets  déposés  par  technologie.....................................................................................13   Evolution  par  pays  de  2000  à  2010.....................................................................................................13   Le  volume  des  brevets  et  publications  pour  les  4  technologies .........................................................14   Analyse  géographique ........................................................................................................................15   Focus  sur  la  technologie  Phosphate  de  Fer............................................................................................15   Naissance  de  la  filière .........................................................................................................................15   Les  publications  scientifiques  dans  le  domaine  du  LiFePO.................................................................16   Les  brevets  dans  le  domaine  du  LiFePO..............................................................................................22   La  Chine  et  le  Phosphate  de  Fer .............................................................................................................23   Partie  2  :  Les  acteurs  industriels.................................................................................................27   Introduction............................................................................................................................................27   Vue  d’ensemble  de  la  filière  des  véhicules  électriques..........................................................................27   Une  carte  stratégique  globale  du  secteur...........................................................................................27   Un  secteur  industriel  caractérisé  par  une  forte  densité  d’interconnexions .......................................30   Une  seconde  carte  stratégique,  focalisée  sur  les  constructeurs  automobiles....................................30   Les  acteurs  les  plus  connectés............................................................................................................32   Le  marché  chinois  comme  tremplin  vers  le  marché  mondial  ? ..........................................................33   Principaux  acteurs  identifiés ..................................................................................................................34   Les  constructeurs  automobiles...........................................................................................................34   Les  constructeurs  de  batteries............................................................................................................35   Focus  sur  les  chaines  de  valeur  de  2  acteurs  majeurs  (Renault  et  BYD).................................................36   Renault  et  le  véhicule  électrique ........................................................................................................36   Le  cas  BYD  :  des  batteries  aux  véhicules  électriques ..........................................................................38   Annexes.....................................................................................................................................41  
  7. 7.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       6     Introduction   La   croissance   démographique   mondiale   et   l’augmentation   du   pouvoir   d’achat   des   pays   émergents   a   pour   corollaire   un   accroissement   du   nombre   de   véhicules   automobiles.   Cette   hausse   s’accompagne   d’une  demande  accrue  en  énergie,  d’une  augmentation  des  émissions  de  gaz  à  effet  de  serre  et  d’une   diminution  des  ressources  pétrolières.     Les  véhicules  à  moteur  diesel  et  à  essence,  importants  responsables  d’émissions  d’oxydes  d'azote  (NOx),   de   dioxyde   de   carbone   (CO2)   et   de   microparticules,   ne   peuvent,   par   conséquent,   être   une   réponse   durable1  aux  besoins  de  la  mobilité  par  les  transports  terrestres.  Il  est  donc  nécessaire  d’imaginer  des   solutions   technologiques   permettant   de   produire   des   automobiles   «propres»   et   dont   l’approvisionnement  énergétique  soit  pérenne.   L’énergie   électrique   semble   répondre   à   ces   impératifs.   Elle   peut   aider   à   réduire   la   dépendance   au   pétrole  et  répondre  favorablement  aux  préoccupations  écologiques  -­‐  à  condition  toutefois  que  l’énergie   primaire  servant  à  la  produire  soit  elle  aussi  respectueuse  de  l’environnement  et  que  la  question  du   recyclage  des  batteries  soit  traitée  de  façon  satisfaisante.   L’industrie  automobile,  à  la  recherche  d’alternatives  au  pétrole,  se  concentre  sur  un  double  objectif  :   proposer   des   véhicules   urbains   «  éco-­‐responsables  »   qui   pourraient   être   commercialisés,   sous   différentes  versions,  sur  les  différents  marchés  géographiques.   La  batterie  est  la  composante  essentielle  des  véhicules  électriques,  tant  en  terme  technologique  que  de   coût.   La   batterie,   qui   est   ainsi   devenue   un   enjeu   majeur   pour   l’industrie   automobile,   concentre   recherches,  développements  et  investissements  industriels.  Cet  équipement  est  à  la  fois  un  indicateur   de  la  progression  de  cette  niche  du  marché  automobile  et  un  axe  autour  duquel  celui-­‐ci  structurera  son   développement.     Actuellement,  le  futur  de  la  filière  des  batteries  pour  véhicules  électriques  reste  encore  très  ouvert.  Un   des  scénarios  considéré  comme  le  plus  probable  s’articule  autour  de  la  solution  technologique  «  lithium   ion   »   qui   émerge   progressivement   comme   un   «   standard   ».   Les   batteries   lithium   ion   présentent   de   nombreux  avantages  :   -­‐ Elles  sont  peu  encombrantes  ;   -­‐ Elles  nécessitent  peu  de  maintenance,     -­‐ Elles  ont  une  faible  autodécharge   -­‐ Elles  permettent  de  stocker  trois  à  quatre  fois  plus  d'énergie  par  unité  de  masse  que  les  batteries   classiques.2   -­‐ Le  lithium  est  un  matériau  abondant  et  son  prix  ne  représente  actuellement  qu'une  faible  part   du  coût  de  la  batterie3 .                                                                                                                   1  Rapport  2010  sur  le  pic  pétrolier  de  L’Agence  Internationale  de  l’Energie  (AIE)  (World  Energy  Outlook),   2  Pluchet  &  Destruel,  Rapport  «  Etat  de  la  R&D  dans  le  domaine  des  batteries  pour  véhicules  électriques  au  Japon  »,  oct.  2010   3  Ibid.  p.51-­‐53  
  8. 8.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       7   Mais,  pour  ce  seul  scénario  lithium  ion,  plusieurs  trajectoires  peuvent  encore  se  dessiner  à  partir  de  la   composition  de  la  cathode  en  particulier.  Il  s’agit  des  options  technologiques  reposant  sur  le  Manganèse   (Mn),  sur  l’association  Nickel-­‐Manganèse-­‐Cobalt  (Ni–Mn–Co),  sur  l’association  Nickel-­‐Cobalt-­‐Aluminium   (Ni-­‐Co-­‐Al)  et  enfin  sur  le  Phosphate  de  Fer  (LiFePO).   Les   constructeurs   automobiles   suivent   avec   beaucoup   d’attention   la   structuration   technologique   de   cette  filière,  l’enjeu  étant  d’identifier  dès  que  possible  la  technologie  qui  s’imposera  comme  un  standard   afin   d’être   en   mesure   d’en   équiper   aussitôt   leurs   véhicules.   Parallèlement,   ils   tentent   d’imposer,   en   collaborant  avec  d’autres  d’acteurs  économiques,  politiques  et  de  l’univers  de  la  recherche  scientifique   et   technologique,   l’option   pour   laquelle   ils   ont   opté.   Car,   face   aux   acteurs   historiques   du   secteur   automobile,  sont  apparus  de  nouveaux  protagonistes  ;  asiatiques  notamment.  Ces  nouveaux  entrants,   souvent  issus  de  secteurs  éloignés  de  celui  de  l’automobile  (chimie  notamment),  qui  ont  compris  l’enjeu   que  représente  la  maitrise  des  technologies  des  batteries  destinées  aux  véhicules  électriques  (EV)  ou   aux  véhicules  hybrides  (HEV),  tentent  de  se  positionner  au  plus  vite,  à  tous  les  stades  de  la  chaine  de   valeur,   de   la   recherche   à   la   commercialisation.   Tous   les   acteurs   des   cette   filière   font   montre   d’une   vigilance  extrême  à  l’égard  de  l’ensemble  des  concurrents,  actuels  et  potentiels.   Une   veille   élargie,   englobant   les   agents   et   les   facteurs   porteurs   de   bouleversement   pour   le   secteur   automobile,   peut   tout   d’abord   contribuer   à   répondre   aux   principales   questions   que   se   posent   les   acteurs  industriels  de  ce  secteur.  Elle  peut  également  détecter  les  signaux  faibles  permettant  d’anticiper   les  transformations  à  venir.   Les   étudiants   de   la   promotion   2010-­‐2011   du   Mastère   en   Intelligence   Scientifique   Technique   et   Economique  d’ESIEE  Paris  ont  développé  un  dispositif  de  veille  visant  à  répondre  à  ce  double  objectif  de   compréhension  des  évènements  récents  et  d’anticipation  des  mutations  futures.   Ce  rapport  présente  l’état  de  l’art  qui  a  été  dressé  à  partir  de  l’analyse  des  faits  marquants  du  secteur  à   la  fin  de  la  décennie  2010.     La  première  partie  de  ce  document  présente  les  caractéristiques  et  enjeux  des  technologies  citées,  une   analyse  des  publications  scientifiques  et  brevets  déposés  (volumétrie,  géographie,  acteurs)  et  propose   un  focus  sur  l’activité  liée  au  Phosphate  de  Fer  et  à  l’engagement  de  la  Chine  sur  ce  sujet.   La  seconde  partie  s’intéresse  aux  acteurs  de  ce  nouveau  marché,  les  premières  tendances  et  propose   une  cartographie  des  acteurs  et  du  type  de  relations  qui  se  nouent  entre  eux.   Ce  rapport  est  associé  à  un  second  rapport  -­‐  de  diffusion  restreinte  -­‐  qui  présente  en  détail  le  dispositif   de  veille  ayant,  d’une  part  permis  de  produire  les  analyses  présentées  ici  et,  d’autre  part  suivre  en  flux   continu  la  construction  de  la  filière.  
  9. 9.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       8     Partie  1  :  Etat  de  l’art  des   technologies  lithium  ion   La  première  section  de  cette  partie  étudie  les  caractéristiques  et  enjeux  associés  aux  quatre  options   technologiques  retenues.  L’étude  des  brevets  et  des  publications  dans  le  domaine  du  lithium  ion  permet   ensuite   d’identifier   les   tendances   et   la   recherche   et   développement   développée   autour   de   ces   4   options  :  le  Manganèse  (Mn),  l’association  Nickel  Manganèse-­‐Cobalt  (Ni–Mn–Co),  l’association  Nickel-­‐ Cobalt-­‐Aluminium  (Ni-­‐Co-­‐Al)  et  enfin  le  Phosphate  de  Fer  (LiFePO).   La  seconde  section  analyse  les  publications  scientifiques  et  les  brevets  dans  le  domaine  du  lithium  ion.   La  troisième  section  se  concentre  sur  la  technologie  Phosphate  de  Fer.  Et  enfin,  la  quatrième  section,   consacrée   à   l’engagement   de   la   Chine   dans   cette   voie,   montre,   qu’au-­‐delà   des   considérations   économiques,   la   bataille   technologique   autour   des   batteries   pose   le   problème   de   la   propriété   intellectuelle  des  brevets.  Le  choix  de  la  technologie  ne  repose  pas  seulement  sur  des  points  techniques   mais  prend  également  en  compte  des  considérations  politiques  et  légales.     Caractéristiques   et   enjeux   des   technologies   associées   aux   batteries  lithium  ion   Les  caractéristiques  des  véhicules  électriques   Un  véhicule  électrique  (EV)  fonctionne  avec  un  moteur  électrique  qui  transforme  en  énergie  mécanique   l’électricité  stockée  dans  un  ensemble  d’accumulateurs.  Il  reçoit  donc  toute  son  énergie  de  sa  batterie   qui  doit  être  rechargée.  Les  technologies  actuelles  ne  permettent  pas  d’obtenir  des  voitures  ayant  une   autonomie  de  plus  de  150  km4 .   Les  véhicules  à  motorisation  hybride  allient  un  moteur  thermique  classique  et  un  moteur  électrique.   Pour  Pluchet  &  Destruel,  2010,  les  véhicules  électriques  présentent  une  série  d’avantages  qui  peuvent   se  résumer  à  :     • Un  coût  faible  au  kilomètre  (hors  coût  d’achat  du  véhicule)   • Une  efficacité  énergétique  élevée   • Aucune  émission  de  gaz  à  effet  de  serre   • Véhicule  silencieux   • Les  moteurs  électriques  sont  peu  encombrants   • Un  coût  d’entretien  plus  faible  que  pour  un  véhicule  thermique                                                                                                                   4 Pluchet  J.,  Rapport  «  Etat  de  la  R&D  dans  le  domaine  des  batteries  pour  véhicules  électriques  au  Japon  »,  oct-­‐2010.    
  10. 10.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       9   A  l’opposé,  toujours  selon  Pluchet  &  Destruel,  2010,  les  inconvénients  sont  les  suivants  :     • Une  faible  autonomie.   • Un  coût  des  batteries  élevé.   • Les  performances  du  véhicule  se  dégradent  dans  les  climats  très  froids  lorsque  les  températures   extérieures  diminuent.   • L’utilisation  du  chauffage  diminue  l’autonomie  car  il  n’y  a  pas  de  récupération  de  chaleur  comme   dans  un  véhicule  thermique.   • La  durée  de  charge  des  batteries  est  longue.   • Le  silence  du  véhicule  présente  un  danger  potentiel  pour  les  piétons.   Les  principes  de  fonctionnement  d’un  accumulateur  électrique5   Pour   comprendre   l’enjeu   du   choix   technologique,   il   importe   de   connaitre   les   principes   généraux   de   fonctionnement  d’une  batterie  (ou  accumulateur  électrique).   Une   batterie   est   un   ensemble   d’accumulateurs   couplés.   L’énergie   y   est   stockée   sous   forme   électrochimique  et  le  courant  électrique  y  est  généré  par  une  réaction  d’oxydoréduction  au  cours  de   laquelle  se  produit  un  transfert  d’électrons  (le  réducteur  cède  un  électron  à  l’oxydant).  Ce  transfert  se   réalise  par  l’intermédiaire  d’ions  au  sein  d’une  cellule  élémentaire  (l’accumulateur  électrique)  composée   de   deux   électrodes,   l’une   positive   (la   cathode)   et   l’autre   négative   (l’anode),   baignant   dans   un   électrolyte.   La   transformation   électrochimique,   qui   est   réversible,   permet   ainsi   de   charger   et   de   décharger  la  batterie.6     La   composition   de   l’anode,   celle   de   la   cathode   et   celle   de   l’électrolyte   sont   les   trois   éléments   qui   déterminent   le   type   de   la   batterie.   Du   choix   des   matériaux   et   leur   bonne   association   découlent   les   performances  de  la  batterie.   La   fabrication   de   la   batterie   mobilise   une   série   d’acteurs,   de   techniques   et   de   technologies   qui   s’organisent  de  la  façon  suivante  :     Chaine  de  valeur  de  la  production  d’une  batterie  lithium  ion                                                                                                                     5  Ibid,  p.19-­‐20   6  Pluchet  &  Destruel,  2010  et  http://voiture-­‐tpe.e-­‐monsite.com/rubrique,i-­‐le-­‐moteur-­‐electrique,1426150.html  
  11. 11.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       10   Les  caractéristiques  d’une  batterie  lithium  ion  pour  véhicule  électrique  7   • La  durée  de  vie  :  Actuellement,  elle  varie  entre  5  et  8  ans.   • Le  cycle  de  vie  :  Il  s’exprime  en  nombre  de  cycles  de  charge/décharge  et  caractérise  l’usure  due  à   l’utilisation.   Généralement,   on   mesure   le   nombre   de   cycles   pendant   lesquels   la   batterie   peut   restituer  une  énergie  supérieure  à  80%  de  son  énergie  nominale.  La  valeur  pour  les  batteries   lithium  ion  actuelles  est  de  l’ordre  de  1000  cycles.   • Le  coût  :  Il  exprime  le  prix  de  la  batterie  par  Wh.  Il  est  actuellement  compris  entre  0,90  et  1,8   €/Wh.   • La  sécurité  :  La  dangerosité  des  batteries  est  un  point  très  important.  Il  est  essentiel  d’éviter  les   réactions  chimiques  qui  libèrent  une  grande  quantité  de  chaleur  susceptibles  de  provoquer  un   incendie.  Les  composants  chimiques  sujets  à  l’emballement  thermique  doivent  donc  être  utilisés   dans  un  boîtier  résistant  et  avec  des  cellules  de  contrôle  garantissant  la  sécurité  du  système8 .   • La  durée  de  charge  :  Le  temps  nécessaire  pour  effectuer  un  plein  d’énergie  dépend  du  type  de  la   prise  électrique  à  laquelle  le  véhicule  est  connecté.  Il  est  de  8h  pour  une  borne  normale  et  de  30   minutes  pour  une  borne  de  charge  rapide.   Parmi   les   différentes   technologies   de   batteries   expérimentées   ou   en   cours   d’expérimentation,   la   batterie  lithium  ion  semble  donner  de  meilleurs  résultats.     Les   batteries   lithium   ion   sont   peu   encombrantes,   nécessitent   peu   de   maintenance,   ont   une   faible   autodécharge  et  permettent  de  stocker  trois  à  quatre  fois  plus  d'énergie  par  unité  de  masse  que  les   batteries  classiques9 .   Le  lithium  est  abondant10  et  son  prix  pour  le  moment  ne  représente  qu'une  faible  part  du  prix  de  la   batterie.     Dans  le  cadre  de  cette  étude,  nous  nous  limitons  aux  quatre  options  de  cette  technologie  que  sont  le   Manganèse   (Mn),   l’association   Nickel   Manganèse-­‐Cobalt   (Ni–Mn–Co),   l’association   Nickel-­‐Cobalt-­‐ Aluminium  (Ni-­‐Co-­‐Al)  et  enfin  le  Phosphate  de  Fer  (LiFePO).  Ce  choix  se  justifie  par  le  fait  que  ce  sont  les   technologies  sur  lesquelles  se  concentre  la  majeure  partie  des  acteurs  engagés  dans  ce  secteur.                                                                                                                   7  Ibid.,  ADEME,  Le  transport  électrique  en  France  :  un  développement  nécessaire  sous  contrainte,  2009.  www.ademe.fr   8  Mavier  J.,  Convertisseurs  génériques  à  tolérance  de  panne  :  application  pour  le  domaine  aéronautique,  thèse  de  doctorat,   2007   9  Ibid.  p.  19-­‐23   10  http://www.batscap.com/la-­‐batterie-­‐lithium-­‐metal-­‐polymere/industrialisation.php  
  12. 12.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       11     Comparaison  des  4  technologies  selon  leurs  caractéristiques  techniques       Comparaison  qualitative     Ni-­‐Co-­‐Al     Ni-­‐Mn-­‐Co     Mn     LiFePO   Energie     +     +     -­‐     -­‐     Puissance     +     +/-­‐     +     +     Densité   énergétique     ++     ++     +     -­‐     Durée  de  vie     ++     +     -­‐-­‐     -­‐  (au  dessus  de   30°)   Nombre  de  cycles     +     +     -­‐     +     Sécurité     -­‐  -­‐   -­‐     -­‐     +     Coût     ++     ++     -­‐     -­‐     Maturité     ++     -­‐     ++     -­‐-­‐       Le  Nickel  Cobalt  pose  un  problème  au  niveau  du  coût  de  ses  matériaux.  Associé  à  l’Aluminium  (Ni-­‐Co-­‐Al),   la   technologie   semble   répondre   à   toutes   les   caractéristiques   attendues   pour   le   véhicule   électrique.  
  13. 13.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       12   Cependant,  la  sécurité  semble  compromettre  la  qualité  de  ses  performances,  faiblesse  qui  affecte  de   même  comme  le  Nickel  Manganèse  Cobalt  (Ni-­‐Co-­‐Al).   Si  le  Manganèse  (Mn)  semble  la  technologie  la  plus  mature  et  la  moins  coûteuse,  il  reste  cependant  peu   viable  si  on  tient  compte  de  l’usure  de  la  batterie  due  à  l’utilisation.   La  technologie  Phosphate  de  Fer  est  la  technologie  la  moins  mature  mais  elle  présente  des  avantages   importants   en   matière   de   coût   et   de   sécurité,   critères   qui   sont   reconnus   comme   très   importants.   Nombre   d’acteurs   ont   d’ailleurs   misé   sur   cette   option   technologie   émergente   (voir   troisième   et   quatrième  section).     Production  de  publications  scientifiques  et  de  brevets   Une  comparaison  des  volumes  de  publications  scientifiques  et  de  brevets  produits  entre  2000  et  2010   dans  le  domaine  des  batteries  lithium  ion  permet  de  suivre  l’orientation  de  la  recherche  scientifique   autour  des  4  options  de  cette  filière.     Le   Web   of   Science   (Thomson   Reuters)   a   servi   à   repérer   une   sélection   d’articles,   d’auteurs   et   d’institutions  de  recherche  qui  ont  permis  d’analyser  l’activité  de  recherche  scientifique  et  d’identifier   les  principaux  acteurs  scientifiques  dans  ce  domaine.   De  même,  l’analyse  des  brevets  -­‐  avec  l’outil  Matheo  Patent®  et  la  base  de  données  Espacenet®  de  l’OEB   (Office   Européen   des   Brevets)   –   a   permis   de   caractériser   l’activité   de   recherche   technologique   et   d’identifier  les  principaux  acteurs  technologiques.   L’analyse   des   publications   et   des   brevets   correspondant   aux   4   technologies   étudiées   permet   de   caractériser  la  dynamique  générale  de  la  technologie  lithium   ion  entre  2000  et  2010.  Le  Manganèse   (Mn)  est  l’option  qui  regroupe  le  plus  grand  nombre  de  brevets  et  de  publications.  Mais  le  Phosphate  de   Fer  (LiFePO)  est  l’option  qui  manifeste  la  progression  la  plus  forte,  avec  un  décollage  à  partir  de  2004.     Nombre  de  publications  parues  par  technologie     Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste    
  14. 14.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       13   Nombre  de  brevets  déposés  par  technologie     Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste   Evolution  par  pays  de  2000  à  2010   Une  analyse  par  zone  géographique  montre  que  la  Chine  occupe  une  place  de  leader  pour  la  technologie   Phosphate  de  Fer  alors  que  le  Japon  détient  le  plus  grand  nombre  de  brevets  et  de  publications  pour  le   Manganèse.  Les  États-­‐Unis  ont  déposé  davantage  de  brevets  dans  le  Manganèse,  mais  les  publications   américaines   dans   le   domaine   du   Phosphate   de   Fer   dépassent   légèrement   celles   consacrées   au   Manganèse.  La  France  et  la  Corée  publient  de  façon  équilibrée  entre  ces  deux  technologies.     Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste  
  15. 15.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       14     Le  volume  des  brevets  et  publications  pour  les  4  technologies     Publications  2000-­‐2010   Brevets  2000-­‐2010                     Source  :  Web  of  Science,  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste   Plus  de  60%  des  demandes  de  brevets  autour  du  Phosphate  de  Fer  sont  déposées  auprès  de  l’office   chinois   de   la   propriété   industrielle   (SIPO).   Le   Japon   totalise   22%   des   brevets   dans   le   Manganèse.   Le   nombre  de  publications  entre  2000  et  2010  semble  proportionnel  au  nombre  de  brevets  déposés  par   pays,   à   l’exception   du   Phosphate   de   Fer.   Dans   ce   domaine,   la   Chine   totalise   près   de   30%   des   publications  mondiales,  se  plaçant  devant  les  Etats  Unis  et  le  Japon.  La  France  est  très  active  sur  le  plan   des  publications,  mais  elle  dépose  peu  de  brevets.  
  16. 16.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       15   Analyse  géographique     Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste   Focus  sur  la  technologie  Phosphate  de  Fer   Naissance  de  la  filière   La   création   de   la   filière   Phosphate   de   Fer   (LiFePO)   peut   être   rattachée   à   quelques   publications   scientifiques.  Le  LiFePO  a  initialement  été  identifié  comme  un  matériau  de  cathode  potentiel  pour  les   batteries  au  lithium  par  le  chercheur  John  Goodenough,  de  l'Université  du  Texas.  Le  nombre  de  citations   reçues   par   ces   travaux   témoigne   du   caractère   exceptionnel   de   leur   publication   séminale.   L’article   fondateur  «  Phospho-­‐olivines  as  positive-­‐electrode  materials  for  rechargeable  lithium  batteries  »,  publié   en  1997  dans  la  revue  «  Journal  of  The  Electrochemical  Society  »,  a  reçu  entre  1997  à  2010,  un  total  de   1465   citations.   Cette   performance   est   en   soi   exceptionnelle.   Elle   signe   une   très   forte   visibilité   des   résultats   publiés.   De   plus,   alors   que   les   articles   scientifiques   atteignent   généralement   leur   pic   de   citations  au  bout  de  3  à  5  ans,  avant  d’enregistrer  un  déclin,  cet  article  séminal  de  John  Goodenough   présente  un  profil  de  citations  singulier  :  le  nombre  de  citations  est  encore  en  croissance,  plus  de  13  ans   après  sa  publication.   Nombre  de  citations  reçues  par  J.  Goodenough  (1997)   Année   1997   1998     1999     2000     2001   2002   2003     2004     2005     2006   2007     2008     2009     2010   Nb  de     citations   reçues   1     2     1     11     21   40     48     87     105     132   160     201     241     292   Source  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste   0   50   100   150   200   250   300   350   400   450   CN   US   WO   JP   KR   EP   DE   CA   FR   AU   Les  brevets  déposés  par  office   NiCoMn   Mn   NiCoAl   FePo  
  17. 17.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       16     Courbe  des  citations  reçues  par  J.  Goodenough  (1997)     Source  Web  of  science.  Traitement  :  Miste   Les  publications  scientifiques  dans  le  domaine  du  LiFePO   Les  10  publications  scientifiques  les  plus  cités  dans  le  domaine  de  la  recherche  Phosphate  de   Fer  1991-­2010-­  (liste  des  25  en  annexe)   Rang   Titre   Auteurs   Source   Année   de   publication   Nbre   de   citations   1   Phospho-­‐olivines   as   positive-­‐electrode   materials   for   rechargeable   lithium   batteries   Padhi,   AK;   Nanjundaswamy,   KS;   Goodenough,   JB   JOURNAL   OF   THE   ELECTROCHEMICAL   SOCIETY   1997   1465   2   Electronically  conductive   phospho-­‐olivines   as   lithium   storage   electrodes   Chung,  SY;  Bloking,   JT;  Chiang,  YM   NATURE  MATERIALS   2002   765   3   Optimized   LiFePO4   for   lithium  battery  cathodes   Yamada,   A;   Chung,   SC;  Hinokuma,  K   JOURNAL   OF   THE   ELECTROCHEMICAL   SOCIETY   2001   660   4   Effect   of   structure   on   the   Fe3+/Fe2+   redox   couple   in   iron   phosphates   Padhi,   AK;   Nanjundaswamy,   KS;   Masquelier,   C;   et  al.   JOURNAL   OF   THE   ELECTROCHEMICAL   SOCIETY   1997   385   5   Approaching   theoretical   capacity   of   LiFePO4   at   room   temperature   at   high  rates   Huang,   H;   Yin,   SC;   Nazar,  LF   ELECTROCHEMICAL   AND   SOLID   STATE   LETTERS   2001   369   6   Nano-­‐network  electronic   conduction   in   iron   and   nickel   olivine   phosphates   Herle,   PS;   Ellis,   B;   Coombs,  N;  et  al.   NATURE  MATERIALS   2004   293   7   Lithium   Andersson,   AS;   SOLID  STATE  IONICS   2000   269  
  18. 18.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       17   extraction/insertion   in   LiFePO4:   an   X-­‐ray   diffraction   and   Mossbauer  spectroscopy   study   Kalska,   B;   Haggstrom,  L;  et  al.   8   Electroactivity  of  natural   and  synthetic  triphylite   Ravet,   N;   Chouinard,   Y;   Magnan,  JF;  et  al.   JOURNAL   OF   POWER   SOURCES   2001   253   9   Hydrothermal   synthesis   of   lithium   iron   phosphate  cathodes   Yang,   SF;   Zavalij,   PY;   Whittingham,   MS   ELECTROCHEMISTRY   COMMUNICATIONS   2001   232   10   The   source   of   first-­‐cycle   capacity  loss  in  LiFePO4   Andersson,   AS;   Thomas,  JO   JOURNAL   OF   POWER   SOURCES   2001   224   Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste   Les  10  principaux  auteurs  de  publications  scientifiques  relatives  au  Phosphate  de  Fer  pendant   la  période  2000-­2010  -­‐  (liste  des  25  en  annexe)   Rang   Auteurs   Nb  de   publications     Institutions  des  signataires   1   WANG,  ZX   41   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan   Peoples  R  China  /  Chinese  Acad  Sci,  Beijing  Natl  Lab  Condensed   Matter  Phys,  Inst  Phys,  Beijing  100190,  Peoples  R  China/  Jiangxi   Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou  341000,   Peoples  R  China  /  Guilin  Univ  Technol,  Dept  Mat  &  Chem,  Guilin   541004,  Peoples  R  China   2   ZAGHIB,  K   38   Inst  Rech  Hydro  Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  Univ   Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  CNRS,  Dept  Math  Phys   Planete  &  Univers,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Univ  Montreal,  Dept   Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7  Canada  /  Univ  Texas,  Austin,  TX   78712  USA  /  Univ  Calif  Berkeley,  Lawrence  Berkeley  Lab,  Environm   Energy  Technol  Div,  Berkeley,  CA  94720  USA  /  Phostech  Lithium,   Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada  /     3   TARASCON,   JM   33   Univ  Picardie  Jules  Verne,  CNRS  UMR  6007,  LRCS,  F-­‐80039  Amiens,   France  /  Univ  Picardie,  Lab  React  &  Chim  Solides,  CNRS,  UMR   6007,  F-­‐80039  Amiens,  France   4   JULIEN,  CM   31   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐ 75015  Paris,  France  /  Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662   Warsaw,  Poland  /  Univ  Michigan,  Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface   Chem  Lab,  Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ  Texas,  Austin,  TX   78712  USA  /  Univ  Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7   Canada  /Phostech  Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada  
  19. 19.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       18   5   MAUGER,  A   29   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐ 75015  Paris,  France  /  Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662   Warsaw,  Poland  /  Univ  Michigan,  Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface   Chem  Lab,  Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ  Texas,  Austin,  TX   78712  USA  /  Univ  Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7   Canada  /Phostech  Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada     6   GENDRON,  F   28   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro  Quebec,   Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐75015  Paris,  France  /   Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662  Warsaw,  Poland  /  Univ  Michigan,   Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface  Chem  Lab,  Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ   Texas,  Austin,  TX  78712  USA  /  Univ  Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7   Canada  /Phostech  Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada   7   GABERSCEK,   M   27   Natl  Inst  Chem,  SI-­‐1000  Ljubljana,  Slovenia  /  Jozef  Stefan  Inst,  SI-­‐1000  Ljubljana,   Slovenia  /Univ  Ljubljana,  Fac  Chem  &  Chem  Technol,  Ljubljana  61000,  Slovenia   /  Fac  Chem  &  Chem  Technol,  SI-­‐1000  Ljubljana,  Slovenia  /  ENSICAEN,  UMR   6506,  CNRS,  Catalyse  &  Spectrochim  Lab,  F-­‐14050  Caen,  France     8   AHN,  JH   26   Gyeongsang  Natl  Univ,  Dept  Chem  &  Biol  Engn,  Jinju  660701,  South  Korea  /   Chonbuk  Natl  Univ,  Dept  Polymer  Nano  Sci  &  Technol,  Jeonju  561756,  South   Korea/  Univ  Wollongong,  Inst  Superconducting  &  Elect  Mat,  Wollongong,  NSW   2522  Australia/  Andong  Natl  Univ,  Dept  Mat  Engn,  Andong  760749,  Gyungbuk   South  Korea     9   GUO,  HJ   26   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R  China  /   Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou  341000,  Peoples  R   China   10   LI,  XH   26   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R  China  /   Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou  341000,  Peoples  R   China   Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste     Les   10   premières   institutions   signataires   de   publications   scientifiques   Phosphate   de   Fer   au   cours  de  la  période  2000-­2010  -­‐  liste  des  25  en  annexe   Rang   Institution     Adresse   Nombre   de   publications     1   CHINESE  ACAD  SCI   Chinese   Acad   Sci,   Shanghai   Inst   Ceram,   State   Key   Lab   High  Performance  Ceram  &  Superfine,  Shanghai  200050,   Peoples  R  China   80  
  20. 20.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       19   2   CENT  S  UNIV   Cent   S   Univ,   Sch   Met   Sci   &   Engn,   Changsha   410083,   Hunan  Peoples  R  China     66   3   UNIV  PARIS  06   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France   38   4   INST   RECH   HYDRO   QUEBEC   Inst  Rech  Hydro  Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada   36   5   UNIV   CALIF   BERKELEY   Univ   Calif   Berkeley,   Lawrence   Berkeley   Lab,   Environm   Energy  Technol  Div,  Berkeley,  CA  94720  USA   36   6   UNIV   ROMA   LA   SAPIENZA   Univ  Roma  La  Sapienza,  Dept  Chem,  I-­‐00185  Rome,  Italy   35   7   CHONNAM   NATL   UNIV   Chonnam   Natl   Univ,   Fac   Appl   Chem   Engn,   Kwangju   500757,  South  Korea   32   8   MIT   MIT,  Dept  Mat  Sci  &  Engn,  Cambridge,  MA  02139  USA   32   9   TOKYO   INST   TECHNOL   Tokyo   Inst   Technol,   Dept   Elect   Chem,   Interdisciplinary   Grad  Sch  Sci  &  Engn,  Midori  Ku,  Yokohama,  Kanagawa   2268502  Japan     32   10   GYEONGSANG   NATL  UNIV   Gyeongsang   Natl   Univ,   Dept   Chem   &   Biol   Engn,   Jinju   660701,  South  Korea   29   Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste   L’analyse   de   l’origine   géographique   des   institutions   signataires   d’articles   scientifiques   consacrés   au   LiFePO   montre   l’intensité   de   l’activité   chinoise   dans   ce   domaine  :   9   des   25   premières   institutions   signataires  sont  basées  en  Chine.  On  peut  souligner  que  trois  institutions  françaises  apparaissent  dans  le   «  top  25  »  :  l’université  Paris  6  est  en  troisième  position,  l’université  Picardie  Jules  Verne  et  le  CNRS  en   16ème  position.  La  suite  du  classement  confirme  l’engagement  de  la  Chine  dans  la  filière  LiFePO.  Ce  pays   représente  un  tiers  des  100  premières  institutions  signataires.   Ventilation  par  pays  des  100  premiers  signataires  d’articles  scientifiques  consacrés  au  LiFePO     Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste    
  21. 21.           Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       20         Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste  
  22. 22.           Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       21   Les  10  principaux  auteurs  français  de  publications  scientifiques  relatives  au  Phosphate  de  Fer   pendant  la  période  2000-­2010  -­‐  (liste  des  25  en  annexe)   Rang   Auteur   Institutions   nbre   d'articles   1   TARASCON,   JM   Univ  Picardie  Jules  Verne,  CNRS  UMR  6007,  LRCS,  F-­‐80039  Amiens,   France  /  Univ  Picardie,  Lab  React  &  Chim  Solides,  CNRS,  UMR  6007,   F-­‐80039  Amiens,  France   33   2   JULIEN,  CM   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐75015   Paris,  France  /  Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662  Warsaw,   Poland  /  Univ  Michigan,  Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface  Chem  Lab,   Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ  Texas,  Austin,  TX  78712  USA  /  Univ   Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7  Canada  /Phostech   Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada   31   3   MAUGER,  A   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐75015   Paris,  France  /  Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662  Warsaw,   Poland  /  Univ  Michigan,  Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface  Chem  Lab,   Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ  Texas,  Austin,  TX  78712  USA  /  Univ   Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7  Canada  /Phostech   Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada   29   4   GENDRON,  F   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐75015   Paris,  France  /  Warsaw  Univ  Technol,  Fac  Phys,  PL-­‐00662  Warsaw,   Poland  /  Univ  Michigan,  Dept  Geol  Sci,  Nanosci  &  Surface  Chem  Lab,   Ann  Arbor,  MI  48109  USA  /  Univ  Texas,  Austin,  TX  78712  USA  /  Univ   Montreal,  Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7  Canada  /Phostech   Lithium,  Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada   28   5   ZAGHIB,  K   Univ  Paris  06,  IMPMC,  F-­‐75015  Paris,  France  /  Inst  Rech  Hydro   Quebec,  Varennes,  PQ  J3X  1S1  Canada  /  CNRS,  Dept  MPPU,  F-­‐75015   Paris,  France  /  Univ  Texas,  Austin,  TX  78712  USA  /  Univ  Montreal,   Dept  Chim,  Montreal,  PQ  3HC  3J7  Canada  /Phostech  Lithium,   Boucherville,  PQ  J4B  7K4  Canada   21   6   MASQUELIER,   C   Univ  Picardie  Jules  Verne,  CNRS  UMR  6007,  LRCS,  F-­‐80039  Amiens,   France  /  Univ  Picardie,  Lab  React  &  Chim  Solides,  CNRS,  UMR  6007,   F-­‐80039  Amiens,  France  /  UMICORE  Res  &  Dev,  B-­‐2250  Olen,   Belgium   19   7   DELACOURT,  C   Univ  Picardie  Jules  Verne,  CNRS  UMR  6007,  LRCS,  F-­‐80039  Amiens,   France  /  Univ  Picardie,  Lab  React  &  Chim  Solides,  CNRS,  UMR  6007,   F-­‐80039  Amiens,  France   15   8   LE  CRAS,  F   CEA,  LITEN,  F-­‐38054  Grenoble,  France  /  Univ  Bordeaux,  ICMCB   CNRS,  IPB  ENSCBP,  F-­‐33608  Pessac,  France  /  Univ  Bordeaux  1,  CNRS,   ICMCB,  F-­‐33608  Pessac,  France     14          
  23. 23.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       22     9   ARMAND,  M   Univ  Picardie  Jules  Verne,  CNRS  UMR  6007,  LRCS,  F-­‐80039  Amiens,   France     13   10   CROGUENNEC,   L    Univ  Bordeaux,  ICMCB  CNRS,  IPB  ENSCBP,  F-­‐33608  Pessac,  France  /   CEA,  LITEN,  F-­‐38054  Grenoble,  France     11           Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste   Les  brevets  dans  le  domaine  du  LiFePO   Le  transfert  de  la  connaissance  scientifique  correspondant  à  l’article  fondateur  de  John  Goodenough   vers  l’univers  de  la  technologie  peut  être  schématisé  autour  de  deux  groupes  de  brevets.  Le  premier,  qui   protège  l’invention  dérivée  de  cet  article  de  John  Goodenough,  englobe  notamment  le  brevet  «  Cathode   Materials  For  Secondary  (Rechargeable)  Lithium  Batteries  »  déposé  par  l’université  du  Texas  le  23  avril   1996.  Le  second  groupe  de  brevets  concerne  un  complément  de  cette  première  invention  pionnière,   dans   le   sens   où   la   nouveauté   protégée   rend   opératoire   cette   percée   scientifique,   notamment   une   méthode,  développée  notamment  par  le  chercheur  français  Michel  Armand,  qui  permet  d’enrober  les   grains   de   LiFePO   d’une   fine   couche   de   carbone.   Cette   invention   (New   electrode   materials   with   high   surface  conductivity),  qui  efface  les  limitations  liées  à  la  faible  conductivité  électronique  du  matériau,  a   fait   l’objet   du   dépôt   le   30   avril   1999   d’une   large   famille   de   brevets,   qui   comptent   Hydro   Québec,   l’Université  de  Montréal  et  le  CNRS  parmi  les  déposants.  Ces  brevets,  dont  la  licence  d’exploitation  a  été   cédée  à  la  société  canadienne  Phostech  (détenue  à  100%  par  l’Allemand  Süd  Chemie  depuis  2008)  sont   considérés  comme  centraux  pour  le  développement  de  la  filière.     Le   nombre   de   brevets   déposés   dans   le   domaine   du   LiFePO   reste   peu   élevé   jusqu’en   2006  ;   l’office   japonais  des  brevets  apparaissant  alors  à  la  première  place  dans  le  classement  mondial  des  dépôts  en  la   matière.  A  partir  de  2007,  le  nombre  de  brevets  déposés  autour  de  cette  technologie  enregistre  une   progression  spectaculaire,  à  la  faveur  du  développement  des  dépôts  effectués  en  Chine.  En  2010,  près   de  80%  des  brevets  dans  ce  domaine  sont  déposés  auprès  de  Sipo,  l’office  chinois  de  brevets.   Demandes  de  brevets  LiFePO  par  offices  de  dépôt  en  nombre  absolu       Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste  
  24. 24.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       23   Demandes  de  brevets  LiFePO4  par  offices  de  dépôt  en  pourcentage       Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste   La  Chine  et  le  Phosphate  de  Fer   La   part   conquise   par   la   Chine   au   cours   des   dernières   années,   tant   en   matière   de   publications   scientifiques   que   de   brevets,   reflète   une   stratégie   univoque   de   ce   pays   pour   ce   qui   concerne   les   batteries  pour  véhicules  électriques.  Le  géant  asiatique  a  misé  sur  la  filière  LiFePO.  Un  choix  que  suffirait   à   justifier   les   avantages   (futurs)   de   cette   option   en   matière   de   coût   qui   la   rendent   particulièrement   adaptée  au  marché  local.  Le  choix  du  champion  national  BYD  (Build  Your  Dreams)  dans  ce  secteur  (voir   partie  suivante)  est  un  autre  marqueur  de  cette  orientation  stratégique.   Les  10  principaux  auteurs  chinois  de  publications  scientifiques  relatives  au  Phosphate  de  Fer   pendant  la  période  2000-­2010  -­‐  (liste  des  25  en  annexe)   Rang   Auteurs   Nbre  de   publications     Institution(s)  des  signataires     1   WANG,   ZX   41   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R   China  /  Chinese  Acad  Sci,  Beijing  Natl  Lab  Condensed  Matter  Phys,  Inst   Phys,  Beijing  100190,  Peoples  R  China/  Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch   Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou  341000,  Peoples  R  China  /  Guilin  Univ   Technol,  Dept  Mat  &  Chem,  Guilin  541004,  Peoples  R  China   2   GUO,  HJ   26   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R   China  /  Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou   341000,  Peoples  R  China   3   LI,  XH   26   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R   China  /  Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou   341000,  Peoples  R  China   4   HUANG,   XJ   23   Chinese  Acad  Sci,  Beijing  Natl  Lab  Condensed  Matter,  Inst  Phys,  Beijing   100190,  Peoples  R  China  /  Jiangxi  Normal  Univ,  Dept  Phys,  Nanchang   330027,  Peoples  R  China     5   TANG,   ZL   19   Tsing  Hua  Univ,  Dept  Mat  Sci  &  Engn,  State  Key  Lab  New  Ceram  &  Fine   Proc,  Beijing  100084,  Peoples  R  China    
  25. 25.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       24     6   ZHANG,   ZT   19   Tsing  Hua  Univ,  Dept  Mat  Sci  &  Engn,  State  Key  Lab  New  Ceram  &  Fine   Proc,  Beijing  100084,  Peoples  R  China   7   WANG,   L   18   Hebei  Univ  Technol,  Inst  Power  Source  &  Ecomat  Sci,  Tianjin  300130,   Peoples  R  China  /  Shanghai  Jiao  Tong  Univ,  Dept  Chem  Engn,  Shanghai   200240,  Peoples  R  China  /  MIT,  Dept  Mat  Sci  &  Engn,  Cambridge,  MA   02139  USA   8   CHEN,   LQ   16   Chinese  Acad  Sci,  Inst  Phys,  Renewable  Energy  Lab,  Beijing  100190,   Peoples  R  China  /  Jiangxi  Normal  Univ,  Dept  Phys,  Nanchang  330027,   Peoples  R  China   9   LI,  H   15   Chinese  Acad  Sci,  Inst  Phys,  Renewable  Energy  Lab,  Beijing  100190,   Peoples  R  China  /  Jiangxi  Normal  Univ,  Dept  Phys,  Nanchang  330027,   Peoples  R  China  /  Brookhaven  Natl  Lab,  Dept  Chem,  Upton,  NY  11973   USA     10   WU,  L   15   Cent  S  Univ,  Sch  Met  Sci  &  Engn,  Changsha  410083,  Hunan  Peoples  R   China  /  Jiangxi  Univ  Sci  &  Technol,  Sch  Mat  &  Chem  Engn,  Ganzhou   341000,  Peoples  R  China             Source  :  Web  of  Science.  Traitement  :  Miste   La  Chine  a  également  engagé  un  vaste  programme  de  développement  technologique  dans  le  domaine   du  LiFePO,  comme  en  témoigne  le  nombre  de  demandes  de  brevets  déposées  auprès  de  l’office  national   de  propriété  intellectuelle  (SIPO)  par  les  principales  institutions  de  recherche  du  pays.     Les  10  premiers  déposants  LiFePO  auprès  de  SIPO  au  cours  de  la  période  2000-­2010  (liste  des   25  en  annexe)   Rang   Statut  du   déposant   Nom  du  Déposant   Nombre  de  dépôts  de  brevets   Phosphate  de  Fer   1   Entreprise   BYD  CO  LTD     29   2   Université   UNIV  TSINGHUA     19   3   Université   UNIV  CENTRAL  SOUTH     18   4   Entreprise   SHENZHEN  BAK  BATTERY  C...   13   5   Université   UNIV  FUJIAN     9   6   Entreprise   IRICO  GROUP  CORP     8   7   Entreprise   SHANDONG  HAIBA  COMM  EQ...   8   8   Entreprise   HENGDIAN  GROUP  DMEGC  J...   6   9   Université   UNIV  SHANGHAI  JIAOTONG...   6   10   Université   UNIV  NORTHEAST  NORMAL...   5   Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste  
  26. 26.           Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       25     Source  :  Matheo  Patent  et  Espacenet.  Traitement  :  Miste  
  27. 27.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       26   Ce   pari   stratégique   de   la   Chine   sur   la   filière   LiFePO   soulève   une   série   d’interrogations   relatives   à   la   propriété   intellectuelle.   Ce   géant   industriel   parviendra-­‐t-­‐il   à   développer   une   industrie   de   façon   autonome  ?   Ou   reconnaitra-­‐t-­‐il   le   caractère   bloquant   des   brevets   fondateurs   déposés   par   Hydro   Québec,  l’université  de  Montréal  et  le  CNRS  ?  Au  début  du  printemps  2011,  il  est  encore  trop  tôt  pour   apporter  une  réponse  univoque  à  cette  interrogation.   L’examen  des  nombreuses  pièces  de  ce  dossier,  à  la  fois  complexe  et  potentiellement  explosif,  permet   tout  au  plus  de  formuler  des  analyses  conditionnées  par  des  hypothèses.   Il   est   tout   d’abord   possible   de   relever   que   la   Chine   a   introduit   une   demande   d’invalidation   sur   son   territoire   de   l’extension   dans   ce   pays   des   brevets   de   Michel   Armand,   précisément   ceux   relatifs   à   la   méthode  du  «  carbon  coating  »  -­‐  protégée  notamment  par  la  demande  internationale  de  brevet  PCT   WO0227824  (Synthesis  method  for  carbon  material  based  on  LIXM1-­‐YM'(XO4)N).  Ce  contentieux  peut   être  interprété  de  2  façons  complémentaires.  Il  marque,  d’une  part,  une  reconnaissance  de  l’importance   de  ces  titres  de  propriété  industrielle  :  seuls  les  brevets  importants  (ou  les  copies  manifestes)  font  en   effet   l’objet   de   procédures   en   opposition.   Mais   ce   contentieux,   selon   un   scénario   développé   par   de   nombreux  experts,  peut,  d’autre  part,  être  interprété  comme  le  signe  d’une  «  guerre  des  brevets  »  à   venir   dans   lequel   ce   pays   aurait   choisi   de   s’engager   pour   s’assurer   l’utilisation   de   technologies   clés   contrôlées  par  des  acteurs  industriels  occidentaux.     Cette   hypothèse   d’une   «  guerre   des   brevets  »   n’est   toutefois   pas   avérée.   Car   si   un   tel   affrontement   pourrait  certes  -­‐  éventuellement  -­‐  permettre  à  la  Chine  de  proposer  sur  son  marché  domestique  des   véhicules   électriques   équipés   de   batteries   lithium   ion   au   LiFePO   qui   empiéteraient   sur   les   droits   de   propriété   intellectuelle   reconnus   dans   les   autres   pays,   une   telle   option   lui   barrerait   certainement   la   possibilité  de  fournir  aux  constructeurs  occidentaux  de  tels  équipements  litigieux.  Il  est  en  effet  fort   improbable  qu’un  constructeur  automobile  européen  ou  américain  commercialise  un  véhicule  intégrant   un  équipement  litigieux  susceptible  de  lui  attirer  un  procès  en  contrefaçon.   L’autre  branche  de  l’alternative  consisterait  donc  pour  la  Chine  à  reconnaître  le  caractère  bloquant  des   brevets  de  Michel  Armand  et  de  négocier  en  conséquence  une  cession  de  licences.   Le  dénouement  de  ce  dossier  sera  riche  d’enseignements.  Il  peut  soit  signer  l’instauration  d’un  régime   conflictuel  entre  l’Occident  et  la  Chine  sur  le  terrain  technologique.  Ou  il  peut  annoncer  une  insertion  de   la  Chine  dans  le  concert  des  nations  en  matière  de  propriété  intellectuelle.  Cette  dernière  perspective  a   évidemment  la  faveur  des  détenteurs  des  droits  d’exploitations  de  ces  brevets,  du  fait  des  royalties  liés   à  une  cession  de  droits  d’exploitation.  Un  tel  dénouement  négocié  représenterait  une  issue  heureuse   pour   les   institutions   de   recherche   publique   -­‐   dont   le   CNRS   -­‐   qui   ont   contribué   à   cette   percée   technologique.    
  28. 28.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       27     Partie  2  :  Les  acteurs  industriels     Introduction   De   nombreux   États   affichent   des   objectifs   ambitieux   en   matière   de   développement   du   véhicule   électrique.  Ainsi,  la  France  s’est  fixé  un  objectif  de  2  millions  de  véhicules  hybrides  et  électriques  en   circulation  en  2020  et  la  Chine  un  objectif  de  4  millions  de  véhicules  «  nouvelles  énergie  »  par  an  d’ici   cette   même   date.   Ces   objectifs   s’accompagnent   d’investissements   massifs   dans   la   filière   à   travers   le   financement   de   recherches,   des   incitations   fiscales   à   l’achat   de   véhicules   propres   ou   des   investissements   dans   les   infrastructures   liées   (recharges,   smart   grid…).   Toutefois,   bien   que   les   investissements   étatiques   soient   indispensables   au   développement   des   véhicules   électriques,   les   constructeurs  semblent  souvent  beaucoup  plus  mesurés  dans  leurs  objectifs.   Un  double  constat  est  largement  partagé.  D’une  part,  la  filière  est  encore  en  phase  de  construction.   D’autre   part,   le   marché   des   véhicules   électriques   représentera   dans   les   prochaines   années   une   part   significative  du  marché  de  l’automobile,  et  donc  un  volume  de  ventes  conséquent  qui  ne  laisse  personne   indifférent.   Cette  partie,  présente  d’abord  une  vue  globale  de  la  filière  véhicule  électrique  (section  1).  Elle  effectue   ensuite   un   focus   sur   les   acteurs   principaux   du   marché,   tant   du   côté   constructeurs   automobiles,   que   fournisseurs  de  batteries  (section  2).  Puis  elle  détaille  la  chaine  de  valeur  de  deux  acteurs  importants  du   secteur  (section  3).   Vue  d’ensemble  de  la  filière  des  véhicules  électriques   La  fin  de  la  décennie  2010  peut  être  considérée  comme  un  tournant  dans  le  développement  du  marché   des  véhicules  électriques.  Après  des  années  de  balbutiement,  la  floraison  d’initiatives  lancées  par  les   constructeurs  automobiles  et  les  acteurs  du  monde  du  transport  routier,  comme  la  multiplication  des   modèles  proposés  à  la  vente  ou  annoncés  dans  un  futur,  marquent  le  début  d’une  cristallisation  de  ce   marché.  Les  volumes  concernés  n’ont  certes  encore  rien  à  voir  avec  ceux  des  véhicules  classiques,  c’est-­‐ à-­‐dire  à  moteur  thermique.  Mais  les  perspectives  de  ce  marché  suscitent  déjà  de  solides  ambitions.   Une  carte  stratégique  globale  du  secteur   Le  choix  méthodologique  retenu  dans  cette  étude  a  consisté  à  représenter  la  filière  sous  la  forme  d’un   graphe.  Ce  réseau  d’acteurs  a  été  établi  à  partir  de  l’analyse  des  modèles  de  véhicules  électriques  de   toute  nature  (EV11 ,  HEV12 ,  PHEV13 )  qui  sont  commercialisés  en  2011  ou  annoncés  à  la  vente  avant  2014.                                                                                                                   11  EV  :  «  Electric  Vehicle  »  est  un  véhicule  propulsé  à  100%  par  un  ou  plusieurs  moteurs  électriques.   12  HEV  :  «  Hybrid  Electric  Vehicle  »  est  un  véhicule  propulsé  à  la  fois  par  un  moteur  à  combustion  et  un  moteur  électrique  qui   fonctionnent   en   tandem   dans   le   but   de   diminuer   la   consommation   de   carburant.   Les   batteries   se   recharges   de   façon   autonome.   13   PHEV  :   «  Plug-­‐in   Hybrid   Electric   Vehicle  ».   C’est   un   véhicule   hybride   dont   les   batteries   peuvent   être   chargées   par   branchement  à  une  source  d´énergie  extérieure.  
  29. 29.         Structuration  filière  batteries  lithium  ion  automobile   Etat  de  l’art  en  avril  2011       28   Dans  la  carte  stratégique  ainsi  dressée,  les  nœuds  représentent  des  acteurs  et  les  liens  représentent  les   relations  nouées  entre  ces  acteurs.  La  taille  des  nœuds  et  des  liens  reflète  le  nombre  de  véhicules  ou  de   batteries  concernés.   Six  catégories  d’acteurs  ont  été  distinguées14  :   • les  OEM  (constructeurs  automobiles)  ;   • les  Cell  Suppliers  (fabricants  de  batteries)  ;   • les  Pack  Suppliers  (assembleurs  de  batteries)  ;   • les  équipementiers  automobiles  de  premier  rang  concernés  par  les  véhicules  électriques  ;   • les  opérateurs  lithium  ;   • d’autres  acteurs  industriels  qui  interviennent  dans  cette  filière.   Quatre  catégories  de  liens  ont  été  distinguées  :   • les  ventes  ;   • les  liens  capitalistiques  ;   • les  partenariats  de  R&D  ;   • les  liens  internes  unissant  différentes  entités  d’un  même  groupe.     La  première  carte  stratégique  présentée  regroupe  l’ensemble  des  acteurs  qui  ont  été  identifiés  et  qui  ne   sont  pas  isolés,  c’est-­‐à-­‐dire  qui  ont  noué  au  moins  une  relation  avec  un  autre  acteur  de  la  filière.  Restent   après  ce  filtrage,  162  acteurs  dont  la  ventilation  est  présentée  dans  le  tableau  ci-­‐dessous.     Répartition  des  acteurs  par  type  d’activité   Total   Autre   industrie   Cell  Supplier   Equipementier   Auto   OEM   Operateur   lithium   Pack   Supplier   162   7   46   7   76   2   28   Ces  acteurs  sont  liés  par  un  total  de  162  relations dont  la  ventilation  est  présentée  dans  le  tableau  ci-­‐ dessous.     Répartition  par  type  de  lien   Total   Interne   Lien  Capitalistique   R&D   Vente   162   7   49   13   120   Il   faut   noter   que   le   même   nom   d’acteur   peut   être   attribué   à   des   nœuds   distincts.   Cette   répétition   s’explique  par  le  fait  que  l’acteur  concerné  appartient  à  plusieurs  catégories.  Ainsi  A123  est  à  la  fois  Cell   Supplier   et   Pack   Supplier.   De   même,   Renault   apparaît   comme   OEM   et   comme   Pack   Supplier.                                                                                                                 14  Les  États  qui  sont  très  présents  par  le  biais  des  soutiens  qu’ils  apportent  à  leurs  «  champions  nationaux»  n’ont  pas  été   englobés  dans  l’analyse  dans  la  mesure  où  celle  ci  se  focalise  sur  la  dimension  industrielle  de  la  filière.  

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