Une batterie au lithium est un type de batterie utilisant du lithium métallique ou un alliage de lithium comme matériau d'électrode négative et une solution électrolytique non aqueuse. Les batteries au lithium sont principalement utilisées dans les produits numériques traditionnels et, dans les secteurs émergents, dans les batteries de puissance et le stockage d'énergie.
La Chine dispose d'abondantes ressources en lithium et d'une chaîne de valeur complète pour les batteries au lithium, ainsi que d'un vaste vivier de talents. Ces atouts en font la région la plus attractive pour le développement de l'industrie des batteries et des matériaux au lithium, et elle est devenue le premier producteur mondial de matériaux et de batteries au lithium. En amont de la chaîne de valeur, on trouve le cobalt, le manganèse, le minerai de nickel, le minerai de lithium et le minerai de graphite. Dans la chaîne de fabrication des batteries au lithium, l'élément central est le noyau de la batterie. Après son conditionnement, le faisceau de câbles et le film PVC sont intégrés pour former un module de batterie. Enfin, le connecteur du faisceau et la carte de circuit imprimé du BMS sont ajoutés pour obtenir une batterie de puissance.
Analyse en amont de la chaîne industrielle
La production de batteries au lithium commence par l'extraction et le traitement des matières premières, principalement le lithium, le cobalt et le graphite. Ces trois matières premières sont utilisées dans les véhicules électriques. Les réserves mondiales de lithium sont considérables, et 60 % de ces ressources restent encore inexploitées. Les mines de lithium sont relativement concentrées dans le « triangle du lithium », situé entre l'Amérique du Sud, l'Australie et la Chine.
À l'heure actuelle, les réserves mondiales de pétrole issues des forages s'élèvent à environ 7 millions de tonnes et sont concentrées. Les réserves du Congo (RDC), de l'Australie et de Cuba représentent 70 % des réserves mondiales, notamment celles du Congo, qui s'élèvent à 3,4 millions de tonnes et représentent plus de 50 % des réserves mondiales.
Analyse intermédiaire de l'industrie des batteries au lithium
Le cœur de la chaîne de valeur de l'industrie des batteries au lithium comprend principalement divers matériaux positifs et négatifs, ainsi que des électrolytes, des languettes, des diaphragmes et des batteries.
Parmi les composants d'une batterie lithium-ion, l'électrolyte sert de vecteur aux ions lithium et joue un rôle essentiel dans son fonctionnement et sa sécurité. Le principe de fonctionnement repose sur les cycles de charge et de décharge : les ions lithium circulent entre les électrodes positive et négative, l'électrolyte assurant leur transport. La membrane, quant à elle, a pour fonction principale de séparer ces électrodes, d'empêcher tout contact et court-circuit, et de laisser passer les ions de l'électrolyte.
Analyse en aval de la chaîne de valeur de l'industrie des batteries au lithium
En 2018, la production chinoise de batteries lithium-ion a progressé de 26,71 % par rapport à l'année précédente, pour atteindre 102 GWh. La Chine représentait 54,03 % de la production mondiale, faisant d'elle le premier fabricant mondial de batteries lithium-ion. Parmi les entreprises représentatives du secteur figurent Ningde Era, BYD, Waterma et Guoxuan Hi-Tech.
En Chine, sur le marché des applications aval des batteries lithium-ion, la production de batteries de puissance a été stimulée en 2018 par le développement rapide du secteur des véhicules à énergies nouvelles. La production a augmenté de 46,07 % par rapport à l'année précédente, atteignant 65 GWh et devenant ainsi le segment le plus important. Le marché des batteries numériques 3C a connu une croissance stable en 2018, avec une production en baisse de 2,15 % par rapport à l'année précédente, à 31,8 GWh. Cependant, le segment des batteries numériques haut de gamme, représenté par les batteries flexibles, les batteries numériques à haut débit et les packs souples numériques haut de gamme, est destiné aux objets connectés, aux drones et aux systèmes d'intelligence artificielle de pointe. Porté par des segments de marché tels que les téléphones mobiles, il est devenu un segment à forte croissance du marché des batteries numériques 3C. En 2018, la production chinoise de batteries lithium-ion pour le stockage d'énergie a légèrement augmenté de 48,57 %, pour atteindre 5,2 GWh.
Batterie de puissance
Ces dernières années, le marché chinois des batteries lithium-ion pour véhicules électriques a connu un développement rapide, principalement grâce au soutien important des politiques nationales en faveur de l'industrie automobile à énergies nouvelles. En 2018, la production de véhicules électriques en Chine a augmenté de 50,62 % par rapport à l'année précédente, pour atteindre 1,22 million d'unités, soit 14,66 fois plus qu'en 2014. Porté par le développement de ce marché, le marché chinois des batteries pour véhicules électriques a maintenu une croissance rapide entre 2017 et 2018. Selon les statistiques, la production de ce marché a progressé de 46,07 % en 2018, pour atteindre 65 GWh.
Avec la mise en œuvre officielle du système de points pour les véhicules à énergies nouvelles, les constructeurs de véhicules thermiques traditionnels vont accroître leur présence sur le marché des véhicules à énergies nouvelles, et des entreprises étrangères telles que Volkswagen et Daimler vont collaborer à la production de ces véhicules en Chine. La demande sur le marché chinois des batteries devrait poursuivre sa croissance rapide ; le taux de croissance annuel composé (TCAC) de la production de batteries devrait atteindre 56,32 % au cours des deux prochaines années, et la production totale de batteries devrait dépasser 158,8 GWh d’ici 2020.
Le marché chinois des batteries lithium-ion a connu une croissance rapide, principalement tirée par le développement fulgurant du marché des batteries de puissance. En 2018, les cinq premières entreprises de ce marché représentaient 71,60 % de la valeur totale de la production, confirmant ainsi la concentration du marché.
La batterie de puissance du futur représente le principal moteur de croissance du secteur des batteries lithium-ion. Son évolution vers une densité énergétique et une sécurité élevées est désormais bien établie. Les batteries de puissance et les batteries lithium-ion numériques haut de gamme deviendront les principaux segments de croissance du marché des batteries lithium-ion, notamment les batteries au lithium de moins de 6 µm. Le cuivre en feuille sera l'une des matières premières clés pour les batteries lithium-ion et deviendra un enjeu majeur pour les grandes entreprises.
Pile 3C
En 2018, la production chinoise de batteries numériques a reculé de 2,15 % sur un an pour atteindre 31,8 GWh. GGII prévoit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 7,87 % pour les deux prochaines années. La production chinoise de batteries numériques devrait ainsi atteindre 34 GWh en 2019 et 37 GWh d'ici 2020. La croissance du marché des batteries numériques sera principalement portée par les batteries souples haut de gamme, les batteries flexibles et les batteries à haute capacité, notamment celles destinées aux smartphones haut de gamme, aux objets connectés et aux drones.
batterie de stockage d'énergie
Bien que le marché chinois des batteries lithium-ion pour le stockage d'énergie présente un potentiel considérable, il reste limité par les coûts et les technologies, et se trouve encore en phase de lancement. En 2018, la production chinoise de batteries lithium-ion pour le stockage d'énergie a progressé de 48,57 % par rapport à l'année précédente, pour atteindre 5,2 GWh. On estime qu'elle atteindra 6,8 GWh en 2019.
Date de publication : 20 septembre 2019