Avec une croissance annuelle moyenne de 14 % entre 2005 et 2018, les dépôts de brevets liés au stockage de l'électricité connaissent un essor sans précédent. Le développement des véhicules électriques est le principal moteur de l'innovation dans un domaine largement dominé par la Corée et le Japon. Telles sont les principales conclusions d'une étude publiée ce mardi 22 septembre par l'Office européen des brevets (OEB) et l'Agence internationale de l'énergie (AIE). Intitulée « L'innovation dans le domaine des batteries et du stockage de l'électricité (1)  », elle analyse le secteur sur la base des brevets déposés.

Des petits équipements aux VE

Premier constat : le nombre de dépôts de brevets a considérablement augmenté au cours des 20 dernières années : plus de 7 000 familles de brevets internationaux (international patent families (2) (IPFs)), en anglais) ont été déposées en 2018, contre 1 029 en 2000. Entre 2005 et 2018, la croissance des dépôts s'est établie à 14 % par an, alors qu'elle n'est « que » de 3,5 % pour l'ensemble des secteurs technologiques.

Cette progression reflète l'utilisation des batteries dans un éventail toujours plus large d'équipements. Au début de la période, les brevets concernaient surtout les batteries des équipements personnels. Mais à partir de 2011, les recherches liées aux véhicules électriques (VE) progressent fortement : un peu plus de 150 dépôts en 2010, plus de 400 en 2011 et 738 en 2018. Dans le même temps, les brevets liés aux autres équipements progressent moins : un peu plus de 250 dépôts en 2010 et 298 en 2018.

Bosch dans le top 10 mondial

Les révolutions NMC et NCA

L'étude dresse aussi un panorama des sujets de recherche et des innovations. En l'occurrence, la chimie des cathodes à base de nickel, manganèse et cobalt (NMC) est présentée comme « la percée la plus innovante » dans le domaine des batteries lithium-ion depuis l'émergence du marché des véhicules électriques.
Aujourd'hui, les recherches se concentrent sur la diminution de l'utilisation du cobalt, gage de réduction des coûts, et sur la technologie à base de nickel, cobalt et aluminium (NCA). De même, les recherches sur les électrolytes solides progressent rapidement, dans la mesure où elles limitent les risques d'inflammabilité.

Sans surprise, le Japon et la Corée dominent largement la recherche. Le constat est sans appel : sept des dix plus importants pourvoyeurs de brevets sont japonais, et notamment Panasonic (classé 2^ième) et Toyota (4^ième). Les coréens Samsung (1^er du classement) et LG Electronics (3^ième) complètent le haut du classement. Seul l'Allemand Bosch vient troubler cette domination en se glissant à la 5^ième place. La domination japonaise date du début des années 2000 et n'a cessé de s'affirmer. L'émergence des entreprises coréennes débute en 2010, lorsqu'elles dépassent leurs homologues européennes et nord-américaines.

L'étude calcule aussi un indice traduisant l'avantage technologique que tire un pays de sa capacité à innover dans un secteur (le revealed technological advantage (RTA) index). Sur la période 2014-2018, la Corée et le Japon affichent des indices respectifs de 2,2 et 1,7. L'Allemagne atteint 1, la Chine 0,8 et l'Europe et les États-Unis 0,6. Toutefois, tout n'est pas perdu pour les pays ayant un RTA bas, puisqu'ils peuvent se spécialiser sur des secteurs de niche, explique l'étude. En outre, les progrès sont toujours possibles, à l'image de l'Allemagne qui n'affichait un RTA que de 0,7 sur la période 2000-2013.

La stratégie chinoise basée sur les VE

La France, avec moins de 1 % des brevets déposés depuis 2000, se classe 2^ième en Europe. Elle suit l'Allemagne qui totalise plus de la moitié des dépôts européens. La recherche française est dominée par le CEA qui figure au 23^ième rang mondial pour le secteur des batteries et au 15^ième pour la technologie du lithium-ion. Ce constat traduit une des particularités de la recherche en Europe (ainsi qu'aux États-Unis) : les écosystèmes d'innovation en matière de batteries impliquent une plus grande proportion de petites entreprises et d'universités. Le CEA est d'ailleurs en première position de la catégorie « université et acteurs publics ».

Quant à la Chine, elle part de loin mais a refait son retard sur l'Europe et les États-Unis. En 2018, les trois puissances sont au coude-à-coude avec 817 brevets déposés pour les États-Unis et 1 021 pour l'Europe. La dynamique chinoise est largement due à la place prise par les VE sur son marché intérieur. En 2011, 5 000 VE y étaient vendues, soit 11 % du marché mondial. En 2019, 1,1 millions d'unités y ont été immatriculées, ce qui représente la moitié des ventes mondiales…

Comparativement, l'avance technologique des Japonais et Coréens ne s'est pas traduite sur leur marché automobile intérieur. Certes, Toyota profite de son savoir-faire pour vendre des voitures hybrides non-rechargeables, mais les ventes de VE ne représentent que 2 % des immatriculations japonaises. Quant aux acteurs coréens, ils utilisent leur expertise pour s'imposer mondialement sur le segment des batteries stationnaires, que ce soit en soutien aux réseaux électriques ou pour des applications sur site (behind-the-metter application).