Aperçu de l'industrie du lithium
Le « lithium », en tant que l'un des matériaux bruts pour les véhicules électriques (NEV), est une partie cruciale pour comprendre les NEV. Aujourd'hui, nous allons introduire la chaîne industrielle du lithium de manière exhaustive, de l'amont à l'aval, à travers cet article.
Extraction en amont
Ressources minérales
L'extrémité amont dispose de trois types de ressources contenant de l'oxyde de lithium pouvant être extraites comme matières premières pour les batteries au lithium : le spodumène, la lépidolite et la saumure de lac salé. Le spodumène représente 45 % de l'approvisionnement mondial, la lépidolite 11 % et la saumure de lac salé 39 %.
Par région, l'Australie possède le plus de minerai brut de spodumène, représentant environ 92 % des ressources totales de spodumène, le reste étant réparti entre le Brésil et la Chine (environ 4 % chacun). La lépidolite se trouve presque exclusivement dans quatre zones minières à Yichun, Jiangxi, Chine, avec 48 % dans la mine de tantale-niobium de Yichun. Le Chili, en tant que plus grand pays de ressources en lacs salés au monde, détient 63 % des lacs salés mondiaux, les régions de Qinghai et du Tibet en Chine représentant 27 %, et le reste étant réparti en Argentine et dans d'autres pays.
Mines et entreprises
Prenant l'Australie comme exemple, en tant que plus grand pays de ressources en spodumène au monde, ses mines ont la production la plus élevée, avec Greenbushes, Mt Marion, Wodgina et Pilgangoora étant les principales mines. Greenbushes et Pilgangoora se classent respectivement premier et deuxième, leur production totale en 2023 représentant environ 30 % de la production de mines de lithium en Australie. Les principales entreprises minières incluent CATL, Albemarle, Tianqi Lithium, Ganfeng Lithium, IGO, Posco et Arcadium Lithium. En Chine, le spodumène est principalement distribué dans quatre zones minières : Yelonggou et Lijiagou dans le comté de Jinchuan, province du Sichuan ; Jiajika 134 dans la préfecture de Ganzi ; et Dahongliutan dans la province du Xinjiang, Dahongliutan ayant la meilleure qualité et production. La lépidolite est presque exclusivement produite dans quatre zones minières à Yichun, Jiangxi, Chine, avec 48 % dans la mine de tantale-niobium de Yichun.
Traitement du minerai et extraction du lithium
Cependant, la composition du minerai brut est complexe, avec des tailles de particules minérales inégales et divers minéraux de gangue, entraînant des taux d'utilisation relativement faibles des ressources minérales. La teneur moyenne globale en oxyde de lithium est relativement limitée (le spodumène ROM contient environ 1,5 % à 4 % ; la lépidolite ROM encore moins : environ 0,3 % à 0,4 %). Par conséquent, en production réelle, une valorisation est nécessaire pour obtenir un concentré de spodumène ou de lépidolite qualifié. Les principales méthodes sont la flottation et la séparation par gravité, qui séparent et enrichissent d'autres composants utiles dans le minerai. La teneur en oxyde de lithium du concentré de spodumène résultant peut atteindre environ 5 % à 6,2 %, et le concentré de lépidolite peut atteindre 1,5 % à 2,5 %. Il est évident que le spodumène a une teneur en oxyde de lithium relativement élevée, rendant l'extraction du lithium à partir du concentré de spodumène plus efficace et de meilleure qualité, produisant ainsi principalement du carbonate de lithium de qualité batterie et de l'hydroxyde de lithium de qualité batterie. Le concentré de lépidolite produit principalement du carbonate de lithium de qualité quasi-batterie et de qualité industrielle. De plus, le spodumène peut être utilisé pour extraire à la fois de l'hydroxyde de lithium et du carbonate de lithium, tandis que le concentré de lépidolite ne peut être utilisé que pour extraire du carbonate de lithium. L'hydroxyde de lithium et le carbonate de lithium sont tous deux des produits chimiques au lithium et peuvent être convertis l'un en l'autre ; l'hydroxyde de lithium peut être carbonaté en carbonate de lithium, et le carbonate de lithium peut être converti en hydroxyde de lithium par caustification.
Pour les lacs salés, le lithium est principalement extrait en pompant la saumure souterraine, puis en utilisant différents procédés et méthodes. Bien que chaque fabricant ait des méthodes d'extraction du lithium différentes, les méthodes les plus courantes sur le marché sont l'adsorption, la membrane et la calcination, principalement parce que ces méthodes ont une production relativement élevée et une technologie mature. Il est à noter que, en raison de la teneur élevée en impuretés telles que le potassium et le magnésium dans la saumure de lac salé, la plupart des produits ne peuvent pas atteindre la qualité batterie, produisant ainsi principalement du carbonate de lithium de qualité industrielle, mais pouvant être purifiés pour atteindre la qualité batterie. De plus, le recyclage des batteries au lithium est actuellement une ressource importante : le lithium est extrait en les broyant en masse noire.
Entreprises chimiques de lithium
En termes de production mondiale de produits chimiques au lithium, des entreprises comme CATL, Tianqi Lithium, Lanke Lithium et CITIC Guoan dominent le marché du carbonate de lithium, les cinq premières entreprises (CR5) représentant 38 % du marché au troisième trimestre de cette année. Pour l'hydroxyde de lithium, des entreprises comme Tianyi Lithium, Ganfeng Lithium et Albemarle sont représentatives, les dix premières entreprises occupant 90 % du marché. Actuellement, plus d'entreprises sont impliquées dans la production de carbonate de lithium, utilisant principalement le spodumène comme matière première. Cela est principalement dû à la forte demande pour le LFP en aval, rendant difficile pour l'hydroxyde de lithium, qui se concentre sur les matériaux ternaires à haute teneur en nickel, d'être rentable et de maintenir la production.
Matériaux intermédiaires
Les principaux composants des batteries sont les matériaux actifs de cathode, les matériaux d'anode, l'électrolyte et le séparateur, leurs proportions de coût étant d'environ 45 %, 10 %, 20 % et 25 %, respectivement.
Matériaux actifs de cathode
En tant que l'un des quatre principaux composants des batteries, les matériaux actifs de cathode ont le coût le plus élevé, représentant environ 45 % du coût total de la batterie. En raison des différentes exigences de performance et des produits, différentes batteries nécessitent différents matériaux actifs de cathode. Ceux-ci peuvent être largement divisés en matériaux de cathode ternaires, matériaux LFP, matériaux LCO et matériaux LMO.
a. Matériaux LFP
Les matériaux LFP sont principalement fabriqués à partir de « carbonate de lithium » et de « phosphate de fer » comme matières premières principales, ainsi que d'autres matériaux auxiliaires. Les principaux produits en aval incluent les véhicules électriques de milieu de gamme, les drones et les deux-roues. Les plus grands producteurs de matériaux LFP sont Defang Nano et Hunan Yuneng. Actuellement, les batteries fabriquées à partir de matériaux LFP ont les caractéristiques de haute sécurité et de rentabilité, occupant progressivement le marché, avec environ 80 % de part de marché. Cette année, les entreprises concernées avaient de bons calendriers de production. Cependant, les matériaux LFP sont rarement utilisés à l'étranger, principalement parce qu'il n'y a pas de production de phosphate de fer à l'étranger, et le marché européen exige une autonomie ultra-longue, où les batteries LFP sont inférieures aux matériaux de cathode ternaires.
b. Matériaux de cathode ternaires
Les matériaux de cathode ternaires sont principalement fabriqués à partir de précurseurs de cathode ternaires (sulfate de nickel + sulfate de cobalt + sulfate de manganèse) et de carbonate de lithium ou d'hydroxyde de lithium. Les modèles de produits courants sont 523, 613 et 811, où le premier chiffre représente la proportion de sulfate de nickel (capacité de la batterie), le deuxième chiffre représente la proportion de sulfate de cobalt (sécurité de la batterie), et le troisième chiffre représente la proportion de sulfate de manganèse (stabilité de la batterie). Les produits à faible teneur en nickel ou à teneur moyenne en nickel nécessitent du carbonate de lithium, tandis que les produits à haute teneur en nickel ne peuvent utiliser que de l'hydroxyde de lithium. Actuellement, les fabricants de matériaux grand public se développent vers des tendances à haute teneur en nickel ou à haute tension moyenne. Les matériaux de cathode ternaires à haute teneur en nickel sont représentés par des entreprises comme Ronbay Technology et B&M, occupant environ 37 % du marché des matériaux de cathode ternaires. Les matériaux de cathode ternaires à teneur moyenne en nickel sont représentés par des entreprises comme Reshine Technology et XTC New Energy Materials (Xiamen), occupant 24 % (série 5) et 32 % (série 6) du marché. Sur le marché chinois, les matériaux de cathode ternaires sont progressivement évincés par le LFP. En septembre de cette année, la proportion de LFP par rapport aux matériaux de cathode ternaires était de 8:2. Cependant, sur le marché étranger, les matériaux de cathode ternaires occupent la part de marché principale (plus de 90 %).
Matériaux d'anode
Les matériaux d'anode sont une matière première importante pour les batteries lithium-ion, jouant un rôle clé dans les batteries lithium-ion. Lors de la charge, les matériaux d'anode réagissent continuellement avec les ions lithium, « capturant et stockant » les ions lithium. Lors de la décharge de la batterie, les ions lithium se transfèrent de l'anode à la cathode, et la batterie fonctionne à l'extérieur. Par conséquent, la capacité de réaction réversible des ions lithium avec les matériaux d'anode détermine l'effet de stockage d'énergie des batteries lithium-ion. L'amélioration des performances des batteries lithium-ion dépend dans une certaine mesure de l'amélioration des performances des matériaux d'anode.
La matière première principale pour les matériaux d'anode est le graphite artificiel, représentant environ 10 % du coût. La Chine est le principal producteur de matériaux d'anode, représentant plus de 90 % de la part mondiale, avec des entreprises comme BTR, Putailai et Shanshan Corporation occupant environ 40 % du marché. Cependant, il y a une tendance à utiliser du lithium métallique à l'avenir.
Utilisation finale en aval
Les produits en aval incluent principalement la grande puissance (NEV), la petite puissance (deux-roues, drones), les produits numériques 3C et le stockage d'énergie.
La grande puissance a la plus grande proportion d'application dans le domaine des batteries au lithium, environ 70 %. Parmi eux, les matériaux LFP et les matériaux de cathode ternaires à teneur moyenne en nickel correspondent aux NEV de milieu et bas de gamme, tandis que les matériaux de cathode ternaires à haute teneur en nickel sont utilisés pour les produits de marque haut de gamme. Les entreprises d'utilisation finale en aval incluent BYD et CATL. La petite puissance représente environ 12 % dans le domaine des batteries au lithium, les produits numériques 3C environ 8 %, et le stockage d'énergie environ 10 %, avec la meilleure demande et performance du marché, contribuant de manière significative au marché d'utilisation finale en aval, avec de nombreuses exportations à l'étranger.
