Différentes trajectoires de la demande en matériaux pour batteries
La demande en matériaux pour batteries varie selon le matériau, sous l'effet de plusieurs facteurs, notamment la demande en batteries lithium-ion de différentes compositions chimiques, les variations de résistance des matériaux au sein de ces compositions et les progrès constants dans la conception des cellules lithium-ion. Le manganèse et le nickel connaissent une forte croissance de la demande, tandis que le cuivre et le cobalt affichent une croissance comparativement plus lente.
La demande en matériaux critiques pour les batteries lithium-ion connaît des taux de croissance variables. Source : IDTechEx
Les matériaux critiques dont la demande est la moins sensible aux évolutions de la composition chimique des cathodes sont le graphite, le lithium et le cuivre. Le graphite demeure le matériau d'anode dominant dans les batteries au lithium et affiche la plus forte croissance de demande projetée en poids. Cependant, l'importance croissante du silicium comme matériau d'anode pourrait freiner la croissance de la demande de graphite à l'avenir. Le lithium reste essentiel dans toutes les technologies de batteries. Bien que des technologies alternatives telles que les batteries sodium-ion puissent réduire la demande de lithium, un changement significatif est peu probable à court terme. Le cuivre, composant clé des collecteurs de courant anodiques dans les batteries lithium-ion, connaît une croissance de la demande plus lente en raison de l'évolution des paramètres de conception des cellules lithium-ion.
Les tendances chimiques des cathodes influencent directement la demande en nickel, manganèse et cobalt. La demande en nickel est généralement élevée en raison de l'adoption croissante de formulations de cathodes à haute et très haute teneur en nickel pour l'industrie des véhicules électriques. Cependant, cette croissance est concurrencée par des alternatives sans nickel ou à faible teneur en nickel, telles que le phosphate de fer lithié (LFP) et le phosphate de fer lithié et de manganèse (LMFP). La demande en manganèse augmentera significativement, sous l'effet de l'adoption croissante des cathodes LMFP et des cathodes riches en manganèse, comme l'oxyde de nickel-manganèse lithium haute tension (LNMO). Toutefois, à moyen terme, la demande de manganèse liée aux batteries restera faible par rapport à la demande non liée aux batteries. La demande en cobalt devrait peu croître en poids. Le déclin de la part de marché des chimies à forte intensité de cobalt – l'oxyde de cobalt lithié (LCO) – principalement utilisé dans l'électronique grand public, et l'évolution de l'industrie vers des formulations de batteries sans cobalt sont deux facteurs clés qui ralentissent la croissance de la demande en cobalt.
La croissance de l'offre mondiale de matières premières est inférieure à la demande croissante de batteries
La demande en minéraux critiques utilisés dans les batteries lithium-ion (LIB) croît plus rapidement que l'offre mondiale issue de l'extraction minière. La demande du secteur des batteries devient de plus en plus prépondérante. Cette tendance, déjà perceptible sur les marchés du lithium et du cobalt, devrait s'étendre à d'autres minéraux critiques tels que le nickel.
La production de batteries lithium-ion exige des matériaux de haute pureté tels que le lithium, le nickel, le cobalt et le graphite. Or, le raffinage de ces minéraux pour obtenir le niveau de qualité requis pour les batteries peut s'avérer coûteux et énergivore. Actuellement, la majeure partie de la capacité de raffinage mondiale est concentrée en Chine, ce qui représente un risque géopolitique pour la chaîne d'approvisionnement des batteries. Les initiatives visant à diversifier les capacités de raffinage au-delà de la Chine et l'intégration verticale reliant l'extraction minière à la production de produits chimiques pour batteries gagnent du terrain dans les chaînes d'approvisionnement des différents matériaux utilisés, comme l'illustrent de nombreux exemples présentés dans le rapport.
Actuellement, les minéraux utilisés dans la fabrication des batteries proviennent principalement de l'exploitation minière terrestre. L'épuisement des gisements de minerai de haute qualité et facilement accessibles contraint à se tourner vers l'extraction de minéraux à plus faible teneur. Cette tendance engendre des défis économiques et techniques liés à la baisse de la teneur des minerais et aux changements de leur minéralogie. Des technologies d'extraction et de traitement avancées sont en cours de développement pour relever ces défis. Cependant, leur adoption nécessite du temps et des investissements, et comporte des risques financiers. Ce rapport présente un aperçu des technologies d'extraction et de raffinage de plusieurs minéraux clés pour les batteries : le lithium, le nickel, le cobalt, le cuivre et le graphite naturel. Il analyse également l'impact des matières premières sur le développement durable, en tenant compte de facteurs tels que leur nature et les méthodes de traitement.
L’exploitation minière des fonds marins représente une voie potentielle d’approvisionnement futur en minéraux. Cependant, son développement à court et moyen terme est soumis à une incertitude considérable, notamment en raison des défis réglementaires, des préoccupations liées à l’acceptation du public et de la viabilité économique. Ce rapport explore les ressources des fonds marins, en détaillant leur répartition et leurs caractéristiques, et offre un aperçu de l’exploration et de l’exploitation minières dans les eaux nationales et internationales. Il présente également une vue d’ensemble des activités des principaux acteurs de la chaîne de valeur des minéraux marins.
Auteur : Dr Jiayi Cen, analyste technologique chez IDTechEx
