L'histoire, la situation actuelle et l'avenir du marché mondial des batteries au lithium

Les piles au lithium, piles rechargeables portables et puissantes, ont changé la vie des gens, créant un nouveau monde rechargeable et rendant possible la construction d'une société sans combustibles fossiles. Cet article vous donnera une introduction détaillée sur l'histoire, la situation actuelle et l'avenir des piles au lithium à l'échelle mondiale. marché des batteries au lithium.

Historique du développement de la pile au lithium n° 1 au monde

En 1991, SONY et Asahi Kasei ont lancé conjointement le premier appareil commercial au monde. batterie lithium-ionet a réussi à réaliser une production de masse. Grâce à son avantage technologique et industriel, le Japon a été le premier producteur mondial de batteries lithium-ion. Aujourd'hui, la Chine est devenue le numéro un mondial dans ce secteur. Quel chemin la Chine a-t-elle parcouru ?

La Chine n'est pas en retard dans la recherche sur les batteries lithium-ion, elle est presque en phase avec le monde. Dès 1995, l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences a mis au point la première batterie lithium-ion chinoise.

L'académicien Chen Liquan a industrialisé avec succès la recherche sur les matériaux des batteries au lithium, un sujet autrefois marginalisé et négligé. En seulement dix ans, il a résolu les problèmes scientifiques, techniques et d'ingénierie liés à la production à grande échelle de batteries au lithium-ion en Chine.

Parallèlement, grâce à l'essor de l'électronique grand public dans les années 1990, les batteries lithium-ion chinoises ont progressé parallèlement à l'émergence des quatre géants que sont Lishen, BYD, Bak et ATL. Depuis 2005, la Chine et la Corée du Sud rattrapent le Japon. En 2014, la technologie chinoise des batteries au lithium a atteint le niveau mondial le plus avancé, dépassant le Japon et la Corée du Sud en termes de production et se classant au premier rang mondial jusqu'à aujourd'hui.

L'initiative "Chine électrique", basée sur les batteries lithium-ion, aide le pays à se passer des combustibles fossiles. En outre, à l'heure actuelle, les matières premières utilisées sur le marché chinois des batteries au lithium proviennent essentiellement de Chine, et le volume des importations est assez faible. Parallèlement, la plupart des équipements de production sont également fabriqués en Chine et la technologie est également cultivée de manière indépendante.

L'importance du marché des piles au lithium

En fait, les piles au lithium-ion ont changé le monde, le plus grand changement étant d'apporter beaucoup de commodité à notre vie quotidienne. De l'électronique grand public, comme les smartphones et les ordinateurs portables, aux voitures électriques et aux grands dispositifs de stockage d'énergie, comme l'énergie éolienne et solaire, les piles au lithium sont devenues une source d'énergie indispensable à notre vie.

Les batteries lithium-ion sont désormais utilisées chaque année dans des milliards de téléphones mobiles, d'ordinateurs portables et d'autres appareils électroniques, dans des millions de véhicules à énergie nouvelle et dans tous les appareils portables de la planète qui ont besoin d'être rechargés.

En outre, avec la révolution des véhicules à énergie nouvelle et la création d'un plus grand nombre d'appareils mobiles, le marché des piles au lithium aura un avenir prometteur. Par exemple, la valeur de production annuelle des piles au lithium à elle seule a atteint 200 milliards, et l'avenir peut être divisé en mille milliards.

D'autre part, les batteries lithium-ion sont étroitement liées aux questions énergétiques. Par rapport aux combustibles traditionnels, les batteries au lithium sont vertes, propres, non polluantes et réutilisables, ce qui peut nous aider à construire une société sans combustibles fossiles à l'avenir et aider de nombreux pays à se débarrasser de leur dépendance à l'égard des combustibles fossiles.

S'il n'y a pas de nouvelle technologie à l'avenir, le marché des batteries lithium-ion continuera à prospérer pendant des décennies. On peut dire que celui qui possède la technologie de base des batteries au lithium aura l'avantage dans le développement futur.

Situation actuelle du marché mondial des piles au lithium

Segmentation du marché mondial des batteries au lithium

La part de marché des piles au lithium de puissance et de stockage d'énergie devrait augmenter. Les segments du marché des piles au lithium sont principalement les piles au lithium de puissance, les piles au lithium de stockage d'énergie et les piles au lithium grand public.

Parmi eux, les domaines d'application en aval des batteries de puissance sont principalement les véhicules à énergie nouvelle, les domaines d'application en aval des batteries de stockage d'énergie sont principalement les systèmes d'alimentation, et les domaines d'application en aval des batteries grand public sont principalement les téléphones mobiles et d'autres produits électroniques grand public.

Du point de vue de la production du marché mondial des piles au lithium, les piles au lithium de puissance occupent la plus grande part de la production, atteignant 70,8%, suivies par les piles au lithium grand public, dont la part de marché est de 22,2%, et par les piles de stockage d'énergie, dont la part de marché est la plus faible, avec 7%.

Avec la proposition de la stratégie du "pic de carbone" dans tous les pays du monde, les entreprises mondiales ont déployé des lignes de production de batteries de puissance et de stockage d'énergie. Le développement en plein essor des véhicules à énergie nouvelle et du marché du stockage d'énergie devrait favoriser l'amélioration de la part de marché des batteries au lithium de puissance et des batteries au lithium de stockage d'énergie.

Répartition régionale du marché mondial des batteries au lithium

La Chine représente 77%, et l'expansion s'accélère en Europe. En termes de capacité, la Chine dominera le marché mondial de la fabrication de batteries lithium-ion en 2020, représentant environ 77 % de la capacité mondiale de batteries lithium-ion, suivie par les États-Unis avec environ 9 %, selon des données publiques.

Alors que la Chine devrait rester le premier pays producteur de piles au lithium en 2025, l'Europe devrait devenir le deuxième producteur mondial de piles au lithium en 2025, représentant environ 25% de la capacité mondiale, car les investissements prévus dans les installations de production augmenteront considérablement sa capacité.

Schéma de la concurrence des entreprises sur le marché mondial des batteries au lithium

LG Chem, Panasonic et CATL occupent 70% de parts de marché.De janvier à août 2020, LG Chem est devenu le premier fabricant mondial de batteries lithium-ion avec une part de marché de 26,5%. CATL s'est classé deuxième avec une part de marché d'environ 25,8 %, suivi par Panasonic avec une part de marché d'environ 20,6 %.

Parmi les cinq premiers fabricants de batteries lithium-ionParmi ces entreprises, deux sont des sociétés chinoises, CATL et BYD, qui occupent les deuxième et quatrième places sur le marché mondial des batteries au lithium, avec une part de marché cumulée de 32 %.

Situation de l'offre sur le marché mondial des piles au lithium

En 2020, il y avait 181 usines de lithium-ion à différents stades de planification et de construction dans le monde. Malgré la pandémie de COVID-19, l'expansion mondiale des usines de lithium-ion en 2020 a encore augmenté de plus de 50% par rapport à l'année précédente.

Sur les 181 usines en cours de construction ou prévues pour 2020, 136 se trouvent en Chine, la plupart d'entre elles étant les plus grandes usines de lithium-ion sur le marché mondial des batteries au lithium. Si vous êtes intéressé, vous pouvez vous renseigner sur les 100 premiers fabricants de batteries lithium-ion en Chine.

Demande du marché mondial des batteries au lithium

Selon Research and Markets, le marché mondial des batteries lithium-ion représentait environ 140,5 milliards de dollars en 2020 et devrait croître de 14,61 % en 2026 pour atteindre près de 92 milliards de dollars, soit plus du double de la taille du marché en 2020.

Les problèmes actuels du marché des piles au lithium

Le problème du kilométrage réside dans le fait que la densité énergétique actuelle des batteries lithium-ion n'est pas assez élevée et que le kilométrage est d'environ 100 ou 200 kilomètres avec une seule charge.

Après des décennies de développement, la densité énergétique des batteries lithium-ion a ralenti et s'est progressivement rapprochée de la limite théorique. Parallèlement, le développement rapide de nouveaux systèmes de stockage et de production d'énergie, tels que les batteries à semi-conducteurs, les batteries sodium-ion, les batteries lithium-soufre et les piles à combustible, a commencé à offrir davantage d'options pour une variété de scénarios d'application.

Il existe quatre principaux types de matériaux cathodiques pour les piles au lithium sur le marché des piles au lithium : le cobaltate de lithium (LiCoO2), les matériaux ternaires (Li(NiCoMn)O2), le phosphate de fer lithié (LiFePO4) et l'oxyde de manganèse lithié (LiMn2O4).

La densité énergétique réelle du phosphate de fer lithié et de l'oxyde de manganèse lithié est proche de la limite théorique, tandis que l'oxyde de cobalt lithié et les matériaux ternaires ont encore une marge de développement.

La limite de capacité théorique du cobalate de lithium et des matériaux ternaires est de 274 mAh/g, et le niveau le plus élevé a été atteint à 205 mAh/g et 210 mAh/g respectivement. L'optimisation, telle que le développement de matériaux ternaires à forte teneur en nickel, à faible teneur en cobalt ou sans cobalt, peut encore améliorer les performances et réduire les coûts.

Les matériaux d'anode ont également une marge de progression. L'anode en graphite est couramment utilisée à l'heure actuelle, en plus de l'anode en silicium et de l'anode en nanocarbone de silicium. Il est bien connu que la capacité théorique de l'anode en silicium est très élevée, pouvant atteindre 4 200 mAh/g, mais elle présente un problème majeur, à savoir une forte expansion volumique.

Si l'expansion du volume peut être correctement contrôlée, l'anode de silicium sera développée davantage et aura plus d'applications pratiques.

En outre, si le développement de l'anode contenant du lithium, la cathode ne peut pas contenir de lithium, le choix des matériaux de la cathode sera plus large et pourra créer un nouvel espace de développement.

Orientation future du marché des piles au lithium

À l'heure actuelle, les batteries lithium-ion sont confrontées à de nombreux défis pratiques, des accidents de sécurité se produisent de temps à autre, la capacité d'endurance est limitée et la densité d'énergie a atteint sa limite supérieure.

Quelle est l'orientation future du marché des piles au lithium ? Face aux batteries à l'état solide, aux batteries sodium-ion, aux piles à hydrogène et à oxygène et à d'autres nouvelles forces, qui sera la batterie ultime à l'avenir ?

À l'heure actuelle, le principal axe de développement des batteries lithium-ion consiste à améliorer la capacité des matériaux d'anode et de cathode et à améliorer les performances globales de la batterie. Parmi ces matériaux, la cathode à haute capacité, qui détermine la capacité de la batterie et d'autres performances, est l'élément central, et la technologie de préparation de l'anode, de l'électrolyte et de la batterie est la clé.

La poursuite du développement peut se faire à trois niveaux : premièrement, l'amélioration continue des matériaux existants ; deuxièmement, la découverte constante de nouveaux matériaux ; troisièmement, la mise au point de nouveaux systèmes, passant des batteries liquides traditionnelles à des systèmes de batteries semi-solides, solides et même à d'autres systèmes.

Plus précisément, les cinq problèmes suivants doivent être résolus. Premièrement, l'expansion de l'anode à base de silicium. L'expansion de l'anode en silicium au cours du cycle entraînera une augmentation de la précharge du module au cours du cycle de vie de la batterie.

Si la précharge finit par dépasser la résistance nominale du module, cela aura des conséquences désastreuses pour le produit, ce qui n'est pas prévu par les fabricants d'ev et les fabricants de batteries.

Le second est la sécurité du système ternaire à haute teneur en nickel. Les matériaux à forte teneur en nickel ont une densité énergétique élevée et des propriétés complètes, mais ils ne sont pas aussi stables que le phosphate de fer lithié ou les matériaux ternaires à faible teneur en nickel, et leur sécurité est un défi majeur qui doit être résolu de toute urgence.

Mais le problème de sécurité est essentiellement dû à la réaction chimique entre l'électrolyte liquide et les matériaux de l'anode, qui entraîne un emballement thermique. Par conséquent, pour résoudre le problème de sécurité, la clé réside dans l'amélioration de l'électrolyte, en passant progressivement à l'électrolyte solide.

Troisièmement, il s'agit d'une nouvelle avancée de la technologie du phosphate de fer lithié. Dans le passé, de nombreuses personnes pensaient que les performances du phosphate de fer lithié n'étaient pas assez élevées, mais en tant que matériau cathodique sans cobalt, le phosphate de fer lithié présente les avantages d'un faible coût, d'une grande sécurité et d'une longue durée de vie, et son développement n'a pas atteint ses limites, si bien qu'il a récemment regagné l'attention de l'ensemble du marché des piles au lithium.

La société chinoise Guoxuan High-tech a également mis au point le phosphate de fer lithié depuis sa création en 2006. À l'heure actuelle, elle a franchi le niveau technique de 200 Wh/kg de lithium fer en cellule unique, et continue d'explorer les possibilités d'amélioration.

Quatrièmement, l'électrolyte à large couche de température peut faire une percée. Dans la pratique, certaines batteries doivent pouvoir être utilisées dans un large éventail de domaines, ce qui nécessite d'excellentes performances dans la plage de -40℃ à 80℃, plutôt que d'être uniquement adaptées aux basses températures. Il existe encore une grande marge d'amélioration entre l'électrolyte et les systèmes de solvants.

Enfin, les matériaux auxiliaires de la batterie doivent être optimisés. Outre les quatre matériaux principaux que sont la cathode, l'électrolyte et le diaphragme, la technologie de collecte des fluides, d'agent conducteur, de liant et d'autres matériaux auxiliaires est également très importante pour l'amélioration des performances globales de la batterie.