À l’intérieur des gigafactories, l’air est filtré, l’humidité contrôlée, et chaque particule de poussière est traquée. Pour les ouvriers, souvent venus de l’industrie automobile traditionnelle, le choc est culturel. Pas de moteurs graisseux ni de pièces massives ; place à des composants légers, manipulés dans des salles immaculées.
Ces usines géantes ne produisent pas de batteries prêtes à l’emploi, mais bien des cellules, que l’on assemble ensuite par centaines pour former une batterie. C’est la cellule qui stocke et libère l’énergie, qui conditionne la performance d’un véhicule. Elle est à la batterie ce que la brique est au mur – et ce sont ces briques que les gigafactories produisent à la chaîne, avec une précision extrême.
De la chimie industrielle
La fabrication commence par la préparation des électrodes, les deux pôles de la cellule. D’un côté, la cathode est souvent composée de matériaux à base de nickel, manganèse et cobalt (NMC), ou de lithium-fer-phosphate (LFP), plus stable, mais moins dense en énergie. De l’autre, l’anode, généralement en graphite.
Europe-Chine : matières à décisions
Les entreprises chinoises investissent simultanément dans l’innovation NMC et LFP, mais privilégient actuellement le LFP qui est une solution moins coûteuse, idéale pour les modèles abordables. L’accès facile au fer réduit leur dépendance au nickel et au cobalt.
Les Européens misaient sur le NMC, plus performant, mais face à la difficulté de produire à grande échelle, beaucoup se tournent désormais vers le LFP.
Les poudres actives sont mélangées à des liants et des solvants, ce qui forme la slurry, une pâte visqueuse étalée sur des feuilles métalliques – aluminium pour la cathode, cuivre pour l’anode. Séchées pour évaporer tout le solvant, elles sont ensuite compressées pour optimiser leur densité.
Découpées selon le format voulu — cylindrique, prismatique, etc.—, les électrodes sont empilées ou enroulées, séparées par un film isolant qui prévient tout court-circuit.
Derniers tests avant la route
Avant de refermer la cellule, chaque composant subit un dernier séchage sous vide avant d’être transféré en salle sèche où l’humidité est maintenue sous les 1 %. Une trace d’eau peut provoquer des réactions terribles avec le lithium, voire un emballement thermique.
On injecte l’électrolyte — un liquide composé de solvants organiques et de sels de lithium — qui permet la circulation des ions. La cellule est scellée, soudée, puis soumise à plusieurs cycles de charge-décharge. Cela forme une fine couche protectrice (la SEI) sur l’anode, clé de sa longévité et de sa sécurité.
Après quelques jours de vieillissement chimique, chaque cellule passe une batterie de tests : électriques, thermiques, visuels, voire à coups rayons X pour traquer la moindre anomalie. Les cellules conformes sont enfin assemblées en modules puis intégrées à des batteries complètes pour véhicules électriques.
La complexité de ce process industriel explique en grande partie les déboires des groupes européens, incapables – pour le moment – de monter en cadence et d’éviter les rebuts de production.
