Les matériaux pour batteries pourraient équilibrer l'offre et la demande dans deux ou trois ans

"La pénurie de puces, l'augmentation du prix des batteries et les difficultés de chargement sont devenues un sujet brûlant et un défi réaliste pour les entreprises de l'UE. TOP 10 des fabricants de batteries d'alimentation pour véhicules spéciaux en Chine et même dans le monde au début de l'année 2022. Quand la situation s'améliorera-t-elle ?

Le 26 mars, Ouyang Minggao, vice-président de la China Electric Vehicles Association of 100 et académicien de l'Académie chinoise des sciences, a prononcé un discours au Forum of 100.

Il a abordé une série de questions clés pour l'industrie, telles que les attentes en matière de ventes de véhicules à énergie nouvelle, l'augmentation des prix des batteries et de la capacité de production, l'évolution de la feuille de route de la technologie des batteries et les normes cibles, ainsi que la construction d'un système de charge idéal.

Selon lui, dans deux ou trois ans, les matières premières telles que le carbonate de lithium pourraient rétablir un équilibre complet entre l'offre et la demande. En 2025, la capacité de production de batteries électriques de la Chine pourrait atteindre 3 000 GWh, tandis que les livraisons de batteries devraient atteindre 1 200 GWh en 2025. La capacité excédentaire sera importante.

En outre, le rapport indique également que l'offre de ressources minérales originales et de ressources recyclées atteindra un niveau considérable vers 2050 ; en ce qui concerne l'évolution de la technologie des batteries d'énergie, l'objectif d'industrialisation de la densité énergétique des batteries en 2025 est de 350 Wh/kg, et l'objectif en 2030 est d'atteindre 400 Wh/kg, l'objectif en 2035 étant de 500 Wh/kg.

L'objectif de durée de vie du cycle est de 10 000 fois, et le phosphate de fer lithié et le ternaire devraient être atteints ; la norme de charge Chaoji qui peut prendre en charge la charge rapide à haute puissance devrait être soumise pour approbation au troisième trimestre ; avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques, l'électricité qui peut participer à la régulation des pics du réseau électrique et à la régulation de la fréquence et de la puissance est très impressionnante ;

Les émissions totales de carbone des voitures particulières devraient atteindre leur maximum plus tôt que prévu d'ici à 2030. Le volume des ventes de véhicules à énergie nouvelle sera pratiquement le même que celui des véhicules à carburant vers 2030.

Les matériaux pour batteries devraient rétablir l'équilibre entre l'offre et la demande d'ici deux à trois ans.

Ouyang Minggao pense que la raison de l'augmentation du prix des matériaux de batterie cette année est que, d'une part, la demande de véhicules complets a augmenté et que la batterie devrait augmenter, ce qui incite les entreprises à accroître leur capacité de production et à augmenter leurs réserves ;

D'autre part, une autre raison de l'impact est le retard dans l'approvisionnement, car le cycle de production typique du carbonate de lithium à partir du minerai est de 3 à 5 ans, et le cycle d'extraction du lithium à partir de la saumure est plus long.

Du point de vue de l'offre, les réserves économiques récupérables des ressources mondiales de lithium ont augmenté de 400% entre 2005 et 2010, et aujourd'hui les réserves économiques récupérables mondiales sont de 22 millions de tonnes, qui peuvent être installées dans 2,27 milliards de véhicules (en prenant la batterie NCM811 comme exemple, elle peut produire 227TWh de batterie d'énergie, 100 kWh de batterie par véhicule). Les nouvelles explorations et les réserves récupérables continuent d'augmenter.

Du côté de la demande, l'augmentation de la demande provoquée par des réserves de stocks paniques est temporaire. Avec l'amélioration de la capacité d'approvisionnement en carbonate de lithium, elle reviendra progressivement à la demande de base. On s'attend à ce que l'équilibre entre l'offre et la demande soit rétabli après deux ou trois ans.

Une surcapacité en matière de batteries est attendue pour 2025

D'après les prévisions d'investissement de l'industrie, la capacité de production de batteries en Chine pourrait atteindre 1,5 milliard de kWh (1500GWh) en 2023, 3 milliards de kWh (3000GWh) en 2025, et les livraisons de batteries devraient atteindre 1200GWh en 2025.

Soixante-dix à quatre-vingts pour cent d'entre eux seront utilisés sur le marché chinois, et vingt à trente pour cent seront exportés vers les marchés étrangers.

On estime qu'il y aura une capacité excédentaire de batteries en 2025.

Après 2030, le recyclage des matériaux de batteries sera à l'ordre du jour.

On estime qu'il y aura 125 millions de kWh recyclés en 2025, et que le recyclage des matériaux de batteries se fera à grande échelle après 2030 ; vers 2050, l'offre de ressources minérales d'origine et de ressources recyclées atteindra un niveau considérable ;

À long terme, les ressources recyclées remplaceront progressivement et complètement la demande de ressources originales.

2025-2035 des systèmes liquides aux batteries à l'état solide

En ce qui concerne l'évolution de la technologie des batteries d'énergie, Ouyang Minggao a également fait des prévisions.

L'objectif d'industrialisation de la densité énergétique des batteries en 2025 est de 350 Wh/kg (actuellement moins de 300 Wh/kg). À ce stade, il s'agit encore d'un système à électrolyte liquide, comprenant principalement des batteries conventionnelles à électrolyte liquide. batterie lithium-ion les matériaux hybrides solide-liquide et les systèmes de matériaux pour batteries liquides tels que les ions sodium et les futurs ions potassium.

L'objectif en 2030 est d'atteindre 400 Wh/kg et de réaliser l'industrialisation dans toutes les directions. Cette étape est la transition de l'état liquide à l'état solide, y compris la haute tension liquide, les électrodes épaisses et moins d'électrolyte ; l'électrode positive à haute teneur en nickel telle que Ni95, l'électrode négative au carbone de silicium ; et le système de batterie à l'état quasi solide.

L'année 2030 devrait être un point clé dans la transition vers le développement des batteries à l'état solide. En 2030, il estime que la proportion de batteries à l'état solide en Chine ne dépassera pas 1%.

L'objectif en 2035 est d'atteindre 500 Wh/kg et de parvenir à l'industrialisation. Les batteries à l'état solide, les batteries au lithium-soufre et les matériaux à base de manganèse riche en lithium de grande capacité sont inclus, et la fenêtre de tension sera portée à 5 volts.

Objectif de durée de vie de la batterie - 10 000 cycles

Compte tenu des fonctions de stockage d'énergie à grande échelle, les exigences en matière d'autonomie des batteries seront de plus en plus élevées, et l'objectif est de 10 000 fois.

Ouyang Minggao considère l'énergie spécifique et la vie comme deux axes, et voit clairement la future voie multi-technologique :

Énergie spécifique élevée et technologie liquide à faible coût : l'électrode positive est composée d'une base ternaire de nickel riche en lithium et de manganèse, et l'électrode négative est composée d'une proportion élevée de carbone de silicium et de lithium métal ; l'objectif d'énergie spécifique est de 500wh/kg, mais la durée de vie est relativement faible ;

La voie du compromis liquide, en tenant compte de l'énergie spécifique, de la sécurité, du coût et de la durée de vie, le système de cathode à haute teneur en nickel, la durée de vie n'est pas réduite, l'énergie spécifique est augmentée de 50%, ou l'énergie spécifique n'est pas réduite, la durée de vie est augmentée de plus de 3 fois, approchant les 10.000 cycles ;

La voie liquide de haute sécurité basée sur le fer-lithium a le coût le plus bas et une longue durée de vie de plus de 10 000 cycles. Les recherches menées ces dernières années montrent que le ternaire liquide peut également effectuer 10 000 cycles.

La norme de tarification de Chaoji devrait être soumise pour approbation au cours du troisième trimestre.

Il est difficile de mettre en place un système de tarification. Tout d'abord, la norme d'innovation en matière de charge doit être la première. Chaoji est un ensemble de solutions de charge à courant continu avec des droits de propriété intellectuelle indépendants initiés et dirigés par la Chine.

Il prend en compte le passé (il peut correspondre directement au système GB existant), fait face à l'avenir (charge rapide à haute puissance de 350 kW, charge à faible puissance en courant continu et interaction V2G avec le réseau de véhicules), est à l'avant-garde du monde (il est synchronisé avec les normes internationales de la CEI et encourage les entreprises chinoises à s'internationaliser. Promouvoir l'unification des normes d'interface internationales).

La première phase du projet de démonstration Chaoji a été achevée : en 2019, des projets de démonstration de recharge à haute puissance ont été réalisés et mis en service dans huit villes, dont Pékin.

La deuxième phase du projet de démonstration Chaoji est mise en service cette année : La station de recharge ChaoJi est en cours de construction sur la voie express Pékin-Shanghai, et devrait être achevée et mise en service au cours du deuxième trimestre 2022.

Des normes nationales Chaoji sont en cours d'élaboration, notamment GB/T 20234.4 (composants de connexion), GB/T 27930 (protocole de communication), GB/T 18487.1 (système de tarification). Les normes GB/T 18487.1 et 27930 ont fait l'objet de deux séries de commentaires et la norme GB/T 20234.4 a fait l'objet d'une série de commentaires. Il devrait être soumis pour approbation au cours du troisième trimestre de cette année.

Cette mise à niveau de la norme de recharge offrira d'énormes possibilités pour le développement de la recharge super rapide et de la recharge et du remplacement, ainsi que pour le développement de la recharge lente ordonnée et de l'interaction entre les réseaux de véhicules.

La charge ordonnée a un bel avenir

Avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques, l'énorme demande de recharge conduira inévitablement à l'épuisement de la capacité d'approvisionnement du réseau. La solution réside dans une recharge ordonnée.

Ouyang Minggao a expliqué que les technologies de charge ordonnée et d'interaction véhicule-réseau comprennent la charge ordonnée unidirectionnelle V1G, le flux bidirectionnel d'énergie véhicule-réseau V2G et le tout connecté au véhicule V2X.

V1G est une charge unidirectionnelle ordonnée, telle que la charge jusqu'au bas de la consommation d'énergie au milieu de la nuit ; V2G est un véhicule qui peut fournir de l'énergie en sens inverse, qui peut être chargé et déchargé, et qui alimente le réseau local et le grand réseau électrique ; V2X comprend l'alimentation électrique des véhicules, l'alimentation électrique des bâtiments, l'alimentation électrique d'urgence, l'alimentation électrique de secours à domicile, etc.

Selon la feuille de route chinoise sur les véhicules à économie d'énergie, il y aura 300 millions de véhicules à énergie nouvelle en 2040. La quantité d'électricité chargée dans les véhicules équivaut à l'électricité totale consommée chaque jour en Chine en 2020 (calculée à 65 kW/véhicule, la capacité de stockage d'énergie de la batterie du véhicule est de 20 milliards de kWh).

Cependant, après avoir pris en compte la demande de déplacement, la quantité moyenne d'électricité qu'une voiture particulière peut participer de manière flexible à la répartition du réseau est de 10 milliards de kWh par jour.

Le potentiel de régulation de la puissance du véhicule est encore plus significatif. Si la pile de recharge bidirectionnelle est calculée en fonction d'une puissance de 15 kilowatts, selon la distribution de probabilité des déplacements quotidiens, la capacité de 300 millions de véhicules à énergie nouvelle à soutenir la puissance du réseau électrique atteindra environ 3 milliards de kilowatts, ce qui est encore plus élevé que la capacité nationale installée de 2,38 milliards de kilowatts.

Une simple charge ordonnée peut faire passer la consommation d'énergie des véhicules à énergie nouvelle du désordre à l'ordre, et réduire considérablement la charge sur le réseau.

En 2030, le nombre de véhicules électriques atteindra 80 à 100 millions. Ouyang Minggao prévoit qu'après 2030, avec la popularisation et le développement du V2G, sa capacité dépassera la capacité de stockage d'énergie des batteries électrochimiques du réseau.

Dans le futur système électrique, les véhicules électriques partageront l'importante responsabilité de stabiliser le réseau électrique avec les centrales de stockage d'énergie, et devraient devenir la principale source de stockage d'énergie distribuée.

Les ventes de véhicules à énergie nouvelle et de véhicules à carburant seront identiques en 2030

En 2021, l'industrie chinoise des véhicules à énergie nouvelle est passée d'une période de croissance à une période de croissance explosive, avec cinq ans d'avance sur les prévisions précédentes. En outre, le rôle des véhicules électriques dans la réalisation par la Chine de l'objectif "dual carbon" est devenu de plus en plus important.

Tout d'abord, les véhicules électriques permettront d'atteindre le pic d'émissions de carbone d'ici 2030. Les calculs d'Ouyang Minggao montrent qu'en 2021, les émissions de carbone des véhicules électriques seront d'environ 70 grammes par kilomètre. Comparées aux 170 grammes d'émissions de carbone par kilomètre des véhicules à carburant, les émissions des véhicules électriques purs ne représentent que 40% de celles des véhicules à carburant.

Sur cette base et compte tenu de l'évolution de la taille des véhicules, les émissions totales de carbone des voitures particulières devraient atteindre leur maximum avant 2030, avec une valeur maximale de moins de 600 millions de tonnes.

Deuxièmement, après 2030-2035, les véhicules électriques commenceront à devenir des unités neutres en carbone. Grâce à la technologie d'interaction véhicule-réseau (V2G), les véhicules électriques peuvent être utilisés comme dispositif de stockage de l'énergie pour réaliser le stockage de l'énergie fluctuante des nouvelles énergies sans carbone, telles que l'énergie éolienne et l'énergie photovoltaïque, supprimer les émissions de carbone des centrales thermiques et produire des effets de réduction des émissions, ce qui est d'une importance symbolique. 

L'effet négatif du carbone des véhicules à énergie nouvelle bénéficiera d'une série de mesures de soutien politique, et le marché mondial des véhicules à énergie nouvelle sera plus favorable aux véhicules à énergie nouvelle. émission de carbone seront considérablement réduites. Les résultats des prévisions de l'équipe d'Ouyang Minggao montrent que le pic des ventes de véhicules à carburant apparaîtra en 2022-2023, puis que les ventes de véhicules à carburant continueront à décliner, tandis que les ventes de véhicules à énergie nouvelle seront essentiellement les mêmes que celles des véhicules à carburant vers 2030, représentant 3% des ventes totales de véhicules. La moitié, soit à peu près l'objectif de la feuille de route chinoise sur les économies d'énergie et la technologie des véhicules à énergie nouvelle.