Avec la poussée vers l'énergie propre et la demande accrue de véhicules électriques, les fabricants ont plus que jamais besoin de batteries, en particulier de batteries lithium-ion.Des exemples de la transition accélérée vers les véhicules alimentés par batterie sont partout : le service postal des États-Unis a annoncé qu'au moins 40 % de ses véhicules de livraison de nouvelle génération et d'autres véhicules utilitaires seront des véhicules électriques, Amazon a commencé à utiliser des camionnettes de livraison Rivian dans plus d'une douzaine de villes, et Walmart a signé un accord pour l'achat de 4 500 camionnettes de livraison électriques.À chacune de ces conversions, la pression sur la chaîne d'approvisionnement des batteries s'intensifie.Cet article fournira un aperçu de l'industrie des batteries lithium-ion et des problèmes actuels de la chaîne d'approvisionnement affectant la production et l'avenir de ces batteries.
I. Présentation de la batterie lithium-ion
L'industrie des batteries lithium-ion dépend fortement de l'extraction des matières premières et de la production des batteries, toutes deux vulnérables aux interférences de la chaîne d'approvisionnement.
Les batteries lithium-ion sont principalement composées de quatre composants clés : une cathode, une anode, un séparateur et un électrolyte, comme le montre la figure 1. À un niveau élevé, la cathode (le composant qui produit des ions lithium) est composée d'oxyde de lithium.1 L'anode (le composant qui stocke les ions lithium) est généralement en graphite.L'électrolyte est un milieu qui permet la libre circulation des ions lithium qui est composé de sels, de solvants et d'additifs.Enfin, le séparateur est la barrière absolue entre la cathode et l'anode.
La cathode est le composant critique pertinent pour cet article car c'est là que les problèmes de chaîne d'approvisionnement sont les plus susceptibles de survenir.La composition de la cathode dépend fortement de l'application de la batterie.2
Éléments requis pour l'application
Téléphones portables
Appareils photo
Ordinateurs portables Cobalt et Lithium
Outils électroportatifs
Matériel médical Manganèse et Lithium
or
Nickel-Cobalt-Manganèse et Lithium
or
Phosphate et Lithium
Compte tenu de la prévalence et de la demande continue de nouveaux téléphones portables, appareils photo et ordinateurs, le cobalt et le lithium sont les matières premières les plus précieuses dans la production de batteries lithium-ion et font déjà face à des interruptions de la chaîne d'approvisionnement aujourd'hui.
Il existe trois étapes cruciales dans la production de batteries lithium-ion : (1) l'extraction des matières premières, (2) le raffinage des matières premières et (3) la production et la fabrication des batteries elles-mêmes.À chacune de ces étapes, il y a des problèmes de chaîne d'approvisionnement qui doivent être résolus lors des négociations contractuelles plutôt que d'attendre que les problèmes surviennent au cours de la production.
II.Problèmes de chaîne d'approvisionnement dans l'industrie des batteries
A. Production
La Chine domine actuellement la chaîne d'approvisionnement mondiale des batteries lithium-ion, produisant 79 % de toutes les batteries lithium-ion qui sont entrées sur le marché mondial en 2021.3 Le pays contrôle en outre 61 % du raffinage mondial du lithium pour le stockage des batteries et les véhicules électriques4 et 100 % du traitement. de graphite naturel utilisé pour les anodes de batteries.5 La position dominante de la Chine dans l'industrie des batteries lithium-ion et des éléments de terres rares associés préoccupe à la fois les entreprises et les gouvernements.
Le COVID-19, la guerre en Ukraine et les inévitables troubles géopolitiques continueront d'affecter les chaînes d'approvisionnement mondiales.Comme toute autre industrie, le secteur de l'énergie a été et continuera d'être touché par ces facteurs.Le cobalt, le lithium et le nickel, des matériaux critiques dans la production de batteries, sont exposés aux risques de la chaîne d'approvisionnement car la production et la transformation sont géographiquement concentrées et dominées par des juridictions qui ont été accusées de violer les droits du travail et les droits de l'homme.Pour plus d'informations, consultez notre article sur la gestion des perturbations de la chaîne d'approvisionnement à l'ère des risques géopolitiques.
L'Argentine est également à l'avant-garde de la ruée mondiale vers le lithium car elle représente actuellement 21 % des réserves mondiales avec seulement deux mines en exploitation.6 Comme la Chine, l'Argentine détient un pouvoir important dans l'extraction des matières premières et prévoit d'étendre son influer davantage sur la chaîne d'approvisionnement en lithium, avec treize mines prévues et potentiellement des dizaines d'autres en chantier.
Les pays européens augmentent également leur production, l'Union européenne étant en passe de devenir le deuxième producteur mondial de batteries lithium-ion d'ici 2025 avec 11 % de la capacité de production mondiale7.
Malgré des efforts récents8, les États-Unis n'ont pas une présence significative dans l'extraction ou le raffinage des métaux des terres rares.Pour cette raison, les États-Unis dépendent fortement de sources étrangères pour produire des batteries lithium-ion.En juin 2021, le Département américain de l'énergie (DOE) a publié un examen de la chaîne d'approvisionnement des batteries à grande capacité et a recommandé d'établir des capacités de production et de traitement nationales pour les matériaux critiques afin de soutenir une chaîne d'approvisionnement de batteries entièrement nationale. les technologies sont fortement dépendantes de sources étrangères peu sûres et instables, ce qui nécessite une croissance nationale de l'industrie des batteries. la croissance du secteur de l'énergie.11 Le DOE a l'intention de financer des usines de raffinage et de production de matériaux pour batteries, des installations de recyclage et d'autres installations de fabrication.
Les nouvelles technologies modifieront également le paysage de la production de batteries lithium-ion.Lilac Solutions, une startup basée en Californie, propose une technologie qui peut récupérer12 jusqu'à deux fois plus de lithium que les méthodes traditionnelles.13 De même, Princeton NuEnergy est une autre startup qui a développé un moyen peu coûteux et durable de fabriquer de nouvelles batteries à partir d'anciennes.14 Bien que ce type de nouvelle technologie réduise le goulot d'étranglement de la chaîne d'approvisionnement, cela ne change rien au fait que la production de batteries lithium-ion dépend fortement de la disponibilité des matières premières.L'essentiel reste que la production mondiale de lithium existante est concentrée au Chili, en Australie, en Argentine et en Chine. technologie de batterie qui ne repose pas sur des métaux de terres rares.
Figure 2 : Futures sources de production de lithium
B. Prix
Dans un article séparé, Lauren Loew de Foley a expliqué comment la flambée des prix du lithium reflète l'augmentation de la demande de batteries, le coût augmentant de plus de 900 % depuis 2021.16 Ces flambées de prix se poursuivent alors que l'inflation reste à un niveau record.La hausse des coûts des batteries lithium-ion, couplée à l'inflation, a déjà entraîné une augmentation des prix des véhicules électriques.Pour plus d'informations sur l'impact de l'inflation sur la chaîne d'approvisionnement, consultez notre article Malheurs de l'inflation : Quatre moyens clés pour les entreprises de lutter contre l'inflation dans la chaîne d'approvisionnement.
Les décideurs voudront être conscients de l'impact de l'inflation sur leurs contrats impliquant des batteries lithium-ion.«Sur les marchés du stockage de l'énergie bien établis, comme les États-Unis, la hausse des coûts a conduit certains développeurs à chercher à renégocier les prix des contrats avec les acheteurs.Ces renégociations peuvent prendre du temps et retarder la mise en service du projet.dit Helen Kou, associée au stockage d'énergie à la société de recherche BloombergNEF.17
C. Transport/inflammabilité
Les batteries au lithium-ion sont réglementées en tant que matières dangereuses en vertu de la réglementation sur les matières dangereuses du Département américain des transports (DOT) par la US Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA).Contrairement aux batteries standard, la plupart des batteries lithium-ion contiennent des matériaux inflammables et ont une densité d'énergie incroyablement élevée.En conséquence, les batteries lithium-ion peuvent surchauffer et s'enflammer dans certaines conditions, telles qu'un court-circuit, des dommages physiques, une conception ou un assemblage incorrect.Une fois allumés, les incendies de piles et de batteries au lithium peuvent être difficiles à éteindre.18 Par conséquent, les entreprises doivent être conscientes des risques potentiels et évaluer les précautions appropriées lorsqu'elles s'engagent dans des transactions impliquant des batteries lithium-ion.
À ce jour, il n'existe aucune recherche concluante pour déterminer si les véhicules électriques sont plus sujets aux incendies spontanés que les véhicules traditionnels.19 Les recherches montrent que les véhicules électriques n'ont que 0,03 % de chances de s'enflammer, par rapport aux moteurs à combustion traditionnels avec 1,5 % de chances de s'enflammer. .20 Les véhicules hybrides, qui sont équipés d'une batterie haute tension et d'un moteur à combustion interne, présentent la plus grande probabilité d'incendie, soit 3,4 %.21
Le 16 février 2022, un cargo transportant près de 4 000 véhicules de l'Allemagne aux États-Unis prend feu dans l'océan Atlantique.22 Près de deux semaines plus tard, le cargo coule au milieu de l'Atlantique.Bien qu'il n'y ait pas de déclaration officielle quant à la panne des véhicules traditionnels et électriques à bord, les véhicules à batterie lithium-ion auraient rendu les incendies plus difficiles à éteindre.
III.Conclusion
Alors que le monde évolue vers une énergie plus propre, les questions et les problèmes liés à la chaîne d'approvisionnement vont augmenter.Ces questions doivent être traitées dès que possible avant l'exécution de tout contrat.Si vous ou votre entreprise êtes impliqué dans des transactions où les batteries lithium-ion sont un composant matériel, il existe des obstacles importants à la chaîne d'approvisionnement qui doivent être traités dès le début des négociations concernant l'approvisionnement en matières premières et les problèmes de prix.Compte tenu de la disponibilité limitée des matières premières et des complexités liées au développement des mines de lithium, les entreprises devraient rechercher d'autres voies pour obtenir du lithium et d'autres composants critiques.Les entreprises qui utilisent des batteries lithium-ion doivent évaluer et investir dans une technologie économiquement viable et maximisant la viabilité et la recyclabilité de ces batteries afin d'éviter les problèmes de chaîne d'approvisionnement.Alternativement, les entreprises peuvent conclure des accords pluriannuels pour le lithium.Cependant, étant donné la forte dépendance à l'égard des métaux de terres rares pour produire des batteries lithium-ion, les entreprises doivent sérieusement tenir compte de l'approvisionnement en métaux et d'autres problèmes susceptibles d'affecter l'exploitation minière et le raffinage, tels que les problèmes géopolitiques.
Heure de publication : 24 septembre 2022