Pénurie de matériaux de base pour les piles au lithium - Salt Lake Lithium peut-il augmenter sa production ?

L'industrie automobile est à la recherche de batteries, et l'industrie des batteries est à la recherche de matériaux en lithium. Le prix du carbonate de lithium a été multiplié par 10, passant de 50 000 RMB/tonne à 500 000 RMB/tonne.

"Avec le lithium, on peut voyager dans le monde entier. Le dos des entreprises de carbonate de lithium n'a jamais été aussi rigide. Le prix de 50RMB est élevé, et vous risquez de ne pas pouvoir l'acheter. Afin de garantir l'approvisionnement, même l'État a pris des mesures.

À la mi-mars de cette année, certaines entreprises de sel de lithium ont été interrogées par les services compétents de l'État afin de garantir l'approvisionnement. Pour le contenu spécifique des entreprises de sel de lithium, veuillez vous référer à Les 10 premières entreprises de sel de lithium en Chine. Dans le même temps, les fabricants en aval ont boycotté et refusé d'acheter des produits de carbonate de lithium au-dessus de 500 000 RMB. Le marché s'est refroidi et le prix de transaction du carbonate de lithium s'est stabilisé autour de 450 000 RMB/tonne, ce qui reste très cher.

Comment se fait-il qu'il soit si cher ? L'explosion de la demande est un aspect, et le goulet d'étranglement de l'offre en est un autre - les matières premières pour le carbonate de lithium en Chine proviennent principalement du spodumène en Australie, de l'Amérique du Sud et des lacs salés en Chine. En particulier, les ressources en lithium importées d'Australie et d'Amérique du Sud sont majoritaires.

Qu'en est-il des lacs salés en Chine ? Pourquoi ne pas augmenter la production lorsque la demande est élevée afin de garantir l'approvisionnement en sel ? entreprises de batteries lithium-ion?

Les prix du carbonate de lithium ont été multipliés par 10 en un an

De grands cargos transportent du "pétrole blanc" vers les ports de Shanghai et de Guangzhou ; des géants : Ganfeng Lithium, Tianqi Lithium et CATL acquièrent activement des mines de lithium et des ressources de lacs salés à l'étranger, mais il est encore difficile de répondre à la croissance rapide des batteries d'alimentation. .

En 2021, la demande de carbonate de lithium de la Chine est d'environ 330 000 tonnes de LCE, et l'offre de la Chine est d'environ 230 000 tonnes, avec un écart d'environ 100 000 tonnes, dont 80 000 tonnes sont importées de l'étranger. En 2025, la demande de carbonate de lithium de la Chine atteindra 600 000 tonnes de LCE, et l'écart pourrait atteindre 160 000 tonnes.

La demande de carbonate de lithium provient principalement de la croissance rapide des véhicules à énergie nouvelle et du stockage de l'énergie. Les experts du secteur prévoient que les ventes de véhicules à énergie nouvelle atteindront 5,5 millions en 2022 et 9 millions en 2025.

Selon les prévisions de la Zhongguancun Energy Storage Alliance, la capacité totale installée de stockage d'énergie électrochimique atteindra 35 GWh en 2025, et le taux de croissance composé de l'industrie au cours du "14e plan quinquennal" atteindra plus de 60%.

En 2021, la capacité installée des batteries lithium-fer-phosphate pour les véhicules à énergie nouvelle dépassera celle des batteries ternaires et représentera une proportion croissante. L'augmentation principale du stockage de l'énergie est aussi principalement due aux batteries lithium-fer-phosphate.

Le phosphate de fer lithié et les matériaux ternaires (NCM) utilisent tous deux du carbonate de lithium, et la demande de phosphate de fer lithié est supérieure à celle du carbonate de lithium. Certaines entreprises de batteries japonaises et coréennes utilisent des matériaux ternaires (NCA) et de l'hydroxyde de lithium, ce qui est relativement peu.

La Chine manque de carbonate de lithium, mais il ne s'agit pas d'un manque de capacité de production, mais d'un manque de ressources en lithium.

L'offre de ressources en lithium est multiforme. La plupart d'entre elles proviennent d'importations, et la dépendance de la Chine à l'égard de l'étranger dépasse 70%. Sur les 230 000 tonnes de production de LCE fournies par la Chine, les matières premières proviennent principalement de mines de lithium en Australie et de lacs salés en Amérique du Sud. Avec l'exploitation continue du spodumène dans d'autres pays, la teneur en lithium aura tendance à diminuer à l'avenir et le coût de l'extraction du lithium sera de plus en plus élevé.

La Chine dispose de quatre sources : la lépidolite, le spodumène, le recyclage des batteries et l'extraction du lithium des lacs salés.

La lépidolite chinoise est principalement répartie à Yichun, Jiangxi, et les ressources sont relativement limitées.

La mine de spodumène du Sichuan est située dans une zone de haute altitude, l'investissement initial dans l'infrastructure est important et prend du temps, et l'échelle d'exploitation est temporairement insuffisante.

L'année dernière, l'équivalent en carbonate de lithium fourni par le recyclage des batteries était d'environ 20 000 tonnes, ce qui est relativement faible. Au bout de trois ans, les batteries seront retirées à grande échelle. Le président de Guoxuan Hi-Tech pense que, d'ici 2040, la demande totale de matières premières pour la fabrication de batteries et l'offre totale de matériaux pour le recyclage des batteries auront atteint un équilibre. On ne peut pas y compter à court terme.

Ainsi, les lacs salés de Chine semblent être un excellent moyen de reconstituer la production de carbonate de lithium dès que possible.

Nouvelle technologie pour l'extraction du lithium des lacs salés

64% des ressources mondiales en lithium proviennent des lacs salés, qui constituent une source importante de carbonate de lithium. D'où vient le lac salé ? Il y a environ 100 000 ans.

À cette époque, les mouvements de l'écorce terrestre ont formé des lacs. Cependant, en raison de l'aridité du climat et de l'insuffisance de l'approvisionnement en eau extérieure, une grande partie de l'eau des lacs s'est évaporée, et des salines sont apparues tout autour, formant des lacs salés.

Le lac salé est un trésor. Il contient environ 200 types de minéraux salins. L'homme a extrait du lac salé un grand nombre de matières premières importantes telles que l'halite, l'alcali, la mirabilite et le potassium, le lithium, le magnésium, le bore, etc.

Le lithium n'est qu'un des gisements des lacs salés, et son contenu est différent, le rapport entre le magnésium et le lithium est différent, et la technologie d'extraction du lithium est également différente.

Les principaux lacs salés se résument à trois caractéristiques :
(1) Les lacs salés de Chine disposent d'importantes réserves, de faibles rapports magnésium-lithium et de bonnes dotations.
(2) Le lac salé de Qinghai présente une faible concentration de lithium, un rapport magnésium-lithium élevé et une faible dotation.
(3) Les lacs salés du Tibet ont une forte concentration de lithium, et la plupart des lacs salés ont un faible rapport magnésium-lithium et une bonne dotation.

La technologie d'extraction du lithium des lacs salés comporte actuellement quatre méthodes techniques : la méthode d'enrichissement des champs de sel, la méthode de séparation par membrane, la méthode d'adsorption par échange d'ions et la méthode d'extraction par solvant. Il est nécessaire de sélectionner la méthode technique appropriée en fonction du type et des caractéristiques du lac salé.

"Dessiner de l'alcali en hiver, sécher du sel en été". C'est la phrase la plus fréquemment prononcée par les professeurs de chimie, en référence à l'ancienne méthode d'enrichissement dans les champs de sel. Cette méthode nécessite la construction de champs de sel et le creusement de canaux pour détourner la saumure. C'est actuellement le procédé le plus productif pour extraire le lithium des lacs salés.

La technologie est mûre, le coût de production est faible et elle est largement utilisée en Amérique du Sud. Cependant, les exigences en matière de qualité de la saumure sont élevées et elle ne peut pas traiter efficacement les saumures présentant un rapport élevé entre le magnésium et le lithium ; elle n'est donc pas adaptée au lac salé de Qinghai.

Bien entendu, la construction de champs de sel constitue une menace pour l'environnement écologique, et le Tibet l'a déjà interdite, de sorte qu'il est difficile de promouvoir cette loi en Chine.

Les méthodes de séparation par membrane comprennent les membranes d'électrodialyse et les membranes de nanofiltration, etc., et nécessitent un vieil halogène avec une concentration de lithium relativement élevée. Généralement, le vieil halogène avec une concentration de lithium de 4-5g/L peut être utilisé avant de pouvoir être utilisé, et le rendement total est également très faible. En raison de facteurs tels que les coûts d'électricité plus élevés, la méthode de la membrane est rarement utilisée seule, et est généralement utilisée en conjonction avec la méthode d'adsorption.

La méthode d'adsorption par échange d'ions présente une grande sélectivité et permet d'extraire directement le lithium de l'halogénure d'origine, ce qui est simple et respectueux de l'environnement.

Un chercheur scientifique de haut niveau spécialisé dans l'extraction du lithium des lacs salés a déclaré : "La méthode d'adsorption est la technologie dominante dans les lacs salés de Chine : "La méthode d'adsorption est la principale technologie utilisée dans les lacs salés de Chine, mais après l'adsorption de l'aluminium, la concentration exceptionnelle est relativement faible, de sorte que le suivi doit être ajouté à l'aide de membranes, puis concentré. La méthode d'adsorption et de membrane utilisée peut produire environ 20 000 tonnes de carbonate de lithium par an."

Étant donné que le carbonate de lithium généré pendant le cycle bloque le tamis moléculaire et provoque une défaillance, cette méthode n'est pas adaptée aux lacs salés de type carbonate.

En général, la principale technologie d'extraction du lithium des lacs salés est la méthode d'adsorption associée à un processus membranaire pour extraire le lithium. Le principe est similaire à celui de l'industrie du traitement de l'eau, la technologie est relativement mature et elle présente également des avantages en termes de coûts.

Un investisseur dans une entreprise d'extraction de lithium sur le lac salé a déclaré : "Si l'on prend l'exemple de la production de 10 000 tonnes de carbonate de lithium, le coût d'exploitation du processus principal d'adsorption et de membrane est généralement contrôlé à 30 000-40 000 RMB. Le coût de la repurification et de la production de carbonate de lithium de qualité batterie augmentera de 8 000 à 15 000 RMB. Le coût n'est pas un problème, pas plus que la technologie, c'est l'énergie qui est le vrai problème. "

En outre, la méthode traditionnelle d'extraction par solvant utilise une forte teneur en acide, ce qui entraîne des pertes d'équipement, des dommages à l'agent d'extraction, etc.

Toutefois, de nouvelles techniques d'extraction plus respectueuses de l'environnement sont désormais disponibles et les applications futures pourraient augmenter de manière significative. L'Institut des procédés de l'Académie chinoise des sciences a mis au point une nouvelle technologie - l'extraction par chélation multifonctionnelle du lac salé de type carbonate - une technologie d'extraction du lithium par réaction en trois phases. Cette technologie a fait l'objet d'un essai pilote dans le lac salé du Tibet, et le rendement global du produit est supérieur à 90%.

Selon Lin Daoyong, directeur général de Shanghai Yiding New Material Technology Co. Ltd, le partenaire de cette technologie : "Pour produire 10 000 tonnes de carbonate de lithium, l'investissement fixe est supérieur à 200 millions de yuans, le coût d'exploitation est de 10 000 à 20 000 RMB/tonne et la consommation d'électricité est supérieure à 6 000 kWh. Comparée à la méthode d'adsorption, elle présente de grands avantages."

Cette technologie d'extraction est adaptée aux lacs salés carbonatés, seul le lac salé de Zabuye au Tibet est adapté.

Une autre nouvelle technologie de l'Institut des procédés de l'Académie chinoise des sciences est la technologie d'extraction propre du lithium par extraction collaborative de solvants et stripage de l'eau, qui a fait l'objet d'un essai pilote dans le lac salé de Qinghai.

Lin Daoyong, qui a également participé à la promotion et à l'application de cette technologie, a déclaré : "Cette technologie est respectueuse de l'environnement : "Cette technologie est respectueuse de l'environnement, et le seul inconvénient est que la concentration de lithium est élevée, 1g/L, ce qui convient mieux aux lacs salés d'Amérique du Sud. La concentration en lithium des lacs salés de Zabuye et de Namtso est relativement élevée, près de 1g/L, et d'autres lacs salés ont une concentration en lithium trop faible, au moins 0,5g/L ou plus avant de pouvoir être utilisés, et des améliorations et itérations ultérieures peuvent même être utilisées."

Le principal avantage de la nouvelle technologie d'extraction est que la quantité d'eau douce est moindre, que le coût de l'extraction du lithium est inférieur à celui de la méthode d'adsorption et qu'elle est également respectueuse de l'environnement. Si la nouvelle technologie fait l'objet d'une production de masse, elle contribuera à l'expansion de la capacité.

Expansion limitée de la capacité

Quelle est la situation actuelle de l'extraction du lithium des lacs salés de Chine ?

La capacité initiale de production de carbonate de lithium de qualité industrielle de 10 000 tonnes/an et le projet de carbonate de lithium de qualité batterie de 20 000 tonnes/an de Lanke Lithium ont été achevés en avril 2021 et libèreront progressivement une partie de la capacité de production.

Minmetals Salt Lake a actuellement une capacité de production de carbonate de lithium de 10 000 tonnes par an, et la capacité de production de carbonate de lithium prévue est de 20 000 tonnes par an.

Guoan Lithium est engagé dans le développement de lacs salés et dispose d'une capacité de production de carbonate de lithium de 10 000 tonnes.

Dahua Chemical produit actuellement 10 000 tonnes d'oxyde de lithium, 2 000 tonnes d'hydroxyde de lithium, 3 000 tonnes d'acide carbonique et 25 000 tonnes d'acide borique.

Dongtai Lithium Resources dispose d'une capacité de production de sel de lithium de 20 000 tonnes et d'un plan d'expansion potentiel de 10 000 tonnes. Le projet est toujours en cours de planification et progresse activement.

Tibet Guoneng Mining sera développé dans la foulée

La deuxième phase du projet Zabuye devrait permettre de produire 96 millions de tonnes de carbonate de lithium de qualité batterie par an et 2 400 tonnes de carbonate de lithium de qualité industrielle par an. Après son atterrissage en 2023, elle formera une capacité de production de lithium de 25 000 tonnes.

Parmi les entreprises d'extraction de lithium du lac salé, Lanke Lithium est celle qui produit le plus dans le lac salé de Qinghai Chaerhan. À partir du 1er juillet de l'année dernière, la deuxième phase de la capacité de production a été lancée, avec une production quotidienne de 100 tonnes, et la production totale de l'année dernière a été d'environ 20 000 tonnes de carbonate de lithium. Cette année, Lanke Lithium devrait produire 30 000 tonnes de carbonate de lithium, mais aucun plan d'expansion n'est prévu dans un avenir proche.

Le Qinghai Yiliping Salt Lake de Minmetals fabrique d'abord des engrais potassiques et extrait ensuite le lithium, avec une production annuelle de près de 10 000 tonnes de carbonate de lithium. La capacité de production et la production des autres entreprises sont relativement faibles.

En général, les lacs salés de Chine sont riches en ressources de lithium et le coût de l'extraction du lithium est faible. Bien qu'il y ait une grande marge de développement, la production globale actuelle n'est pas élevée.

Un investisseur d'une société d'extraction de lithium des lacs salés a déclaré : "En 2021, la production chinoise d'extraction de lithium des lacs salés sera d'environ 60 000 tonnes d'équivalent de carbonate de lithium, on estime que la production en 2022 sera d'environ 80 000 tonnes d'équivalent de carbonate de lithium, et on estime de manière prudente que la production en 2025 sera d'environ 120 000 tonnes d'équivalent d'acide carbonique. Équivalent lithium".

La plupart des personnes interrogées sont également d'accord avec ces données, à savoir que le rendement de l'extraction du lithium des lacs salés n'est effectivement pas élevé et que la croissance est limitée.

L'une des raisons est que, bien que le lac salé de Qinghai soit le plus important, il ne peut pas être transformé en carbonate de lithium de qualité batterie au sens strict, en raison de sa faible dotation, et il n'est pas le principal moteur du développement futur.

Fin 2021, le gouvernement du Qinghai et le ministère de l'industrie et des technologies de l'information ont publié le plan d'action pour la construction d'une base industrielle de classe mondiale dans le lac salé du Qinghai (2021-2035). Mais ce plan d'action n'a pas été rendu public, et le soutien semble faible.

La deuxième raison est que, bien que les capitaux soient plus disposés à développer le lac salé au Tibet, il subsiste de nombreuses incertitudes quant au développement à grande échelle à l'avenir, en raison des mauvaises conditions d'infrastructure au Tibet, de l'insuffisance de l'approvisionnement en énergie et en électricité, de la faible volonté du gouvernement et des problèmes ethniques. .

"L'année dernière, j'ai visité le lac Salé au Tibet. Le transport routier était relativement difficile et la source d'énergie était éloignée. J'ai également constaté d'autres problèmes complexes, qui ont également affecté l'expansion de la production. Je ne suis pas très optimiste quant à l'extraction du lithium du lac salé". L'auteur mentionne.

Les attentes ne doivent pas être trop élevées

Du point de vue du marché, la contribution du lac salé de Qinghai est principalement constituée de carbonate de lithium de qualité industrielle. Bien que la plupart des entreprises les transforment en carbonate de lithium de qualité batterie, à proprement parler, ils ont atteint le niveau de quasi-batterie. Les produits peuvent être utilisés dans des scénarios bas de gamme tels que le stockage de l'énergie et les véhicules à faible vitesse. Il est difficile de les appliquer aux batteries d'énergie d'ici deux ans. Il faut mettre en place un processus de reconnaissance des clients et il faut qu'une entreprise de batteries d'énergie soit prête à être la première à manger des crabes.

Du point de vue du gouvernement local, le gouvernement tibétain n'est soumis à aucune pression économique et sa principale attitude consiste à maintenir la stabilité et à ne pas provoquer de conflits ethniques. Bien sûr, il y a aussi la question de l'énergie et de l'électricité.

Bien que le stockage de l'énergie éolienne et solaire puisse être résolu, le coût des batteries au lithium pour le stockage de l'énergie est très élevé. Pour extraire le lithium des lacs salés, il faut utiliser une grande quantité de carbonate de lithium pour fabriquer des batteries de stockage d'énergie.

Le Tibet est une terre pure à laquelle presque tous les Chinois aspirent. Je pense que la plupart des gens ne veulent pas voir le lac salé coloré détruit par un développement à grande échelle.

Dans le même temps, les géants chinois du lithium ont accéléré leur expansion à l'étranger et les ressources importées de lithium ont maintenu une croissance rapide. La mine de lépidolite de Jiangxi et la mine de spodumène de Sichuan accélèrent également leur développement. En outre, les prix élevés du lithium, du cobalt et du nickel contribueront à accélérer le développement de l'industrie du recyclage des batteries et à combler progressivement l'écart entre l'offre et la demande de carbonate de lithium.

L'extraction de lithium des lacs salés, bien qu'elle soit bénéfique pour résoudre la contradiction entre l'offre et la demande de carbonate de lithium, ne peut pas faire espérer un équilibre entre l'offre et la demande sur les lacs salés. Ces dernières années, l'extraction du lithium des lacs salés est encore une belle et petite entreprise.

Conclusion

Quatre conclusions essentielles peuvent être tirées de ce document :
(1) Au prix actuel, la marge bénéficiaire de l'extraction du lithium des lacs salés est très élevée, ce qui constitue une bonne affaire. Toutefois, la production réelle de lithium extrait des lacs salés en Chine est d'environ 60 000 tonnes d'équivalent carbonate de lithium en 2021, d'environ 80 000 tonnes en 2022 et, selon une estimation prudente, de 120 000 tonnes en 2025. Le taux de croissance de la production est bien inférieur au taux de croissance de la demande de batteries électriques.

(2) Le lac salé de Qinghai est peu riche et la majeure partie du carbonate de lithium produit est de qualité industrielle ou quasi-batterie. Il n'a pas été largement utilisé dans les batteries commerciales. À l'avenir, il est nécessaire d'approuver le processus ou de renforcer le développement du lac salé du Tibet, mieux doté en ressources.

(3) La maturité de la technologie d'extraction du lithium des lacs salés en Chine est relativement élevée. La principale technologie est la méthode d'adsorption et de membrane, qui a un faible coût d'exploitation et peut être appliquée à la plupart des lacs salés du Qinghai et du Tibet. De nouvelles technologies sont apparues pour améliorer encore l'efficacité de l'extraction du lithium.

(4) L'attitude du gouvernement tibétain à l'égard du développement des lacs salés par les entreprises n'est pas positive. Contraints par la médiocrité des infrastructures, le coût élevé de l'électricité et de l'énergie, et l'existence de problèmes ethniques locaux, il est difficile d'investir dans le développement des lacs salés.