L’Usine Nouvelle - En 2021, vous souligniez l’explosion des projets de giga-usines de batteries en Europe. Quelle est la principale tendance à retenir cette année ?
Christophe Pillot, directeur du cabinet Avicenne Energy - Les projets de gigafactories continuent de se multiplier en Europe. Par contre, même si tous ces projets aboutissent (ce qui est loin d’être vraisemblable), nous serons encore dépendants de la Chine en 2030 en raison de la croissance du marché encore plus rapide que nous l’avions prévu. Cela a aussi entraîné une explosion des prix, notamment du carbonate de lithium, qui est déjà monté de 10 à 50 dollars le kilo, et dont certains imaginent qu’il pourrait atteindre les 100 dollars ! Tous les prix des matériaux ont augmenté, des métaux purs (lithium, cobalt, nickel…) aux composants (les cathodes et les anodes formées, l’électrolyte…).
Selon vous, la production mondiale de batteries lithium-ion représentait 230 GWh, dont 69% pour l’automobile en 2020. Où en est-on ?
En 2021, le marché a explosé pour dépasser les 430 GWh. Nous prévoyons pour 2030 un marché de 2400 GWh, à 90% pour l’automobile. Le reste sera composé des applications industrielles (pour les chariots élévateurs, les stations de base télécoms…) et le stockage stationnaire (ESS) des énergies renouvelables, qui explose déjà en Chine.
Avicenne Energy Évolution des capacités de production de batteries projetée à l'horizon 2030. Crédit : Avicenne Energy
Une longueur d'avance irréfutable en Asie
Que manque-t-il aux capacités de production européennes ?
L’Europe n’a pas de capacités de production des composants et des matériaux de base.
Si on compte sur la réussite de tous les projets de gigafactories actuels, nous resterons dépendants des importations pour un quart de nos besoins en batteries en 2030. Mais au-delà de l’assemblage des cellules et des batteries, l’Europe n’a pas non plus de capacités de production des composants et des matériaux de base. Il y a peu de fabricants de cathode si on excepte Umicore - qui vient d’inaugurer une usine - et dans une moindre mesure BASF. On ne trouve ni anode, ni électrolyte. Et encore moins de minerais et de raffineries ! Même si des choses s’organisent. Du côté des machines par exemple, nous importons les équipements depuis la Corée du Sud et le Japon, mais les fabricants se coordonnent. Une alliance, Upcell, menée par Schneider Electric, vient de naître pour construire une offre de solutions européenne.
Sur ce sujet, la filiale d’automatisation de Stellantis, Comau, a annoncé début octobre avoir été sélectionnée pour fournir les équipements de la future usine d’ACC. Même si certains seront importés, n’est-ce pas un bon signe ?
La chaîne de valeur s’est structurée, mais passer à l’échelle va prendre du temps. Il manque des broyeurs, des machines d’enduction, de production de séparateurs… Il y a des fournisseurs en Europe, mais il leur manque les 15 ans d’expérience d’avance qu’ont les acteurs asiatiques.
Avicenne Energy En 2030, les capacités de production européennes de batteries risquent d'être toujours inférieures à la demande du continent. Crédit : Avicenne Energy
Investir dans le recyclage pour réduire les importations
Vous disiez que certains projets de gigafactories pourraient ne pas aboutir. Ce risque s’accroît-il avec la hausse des prix de l’énergie en Europe ?
Certes une gigafactory consomme beaucoup d’énergie, mais dans le prix total de la batterie cela ne représente, en 2020, que 7 à 10 dollars par kWh. Contre 125 dollars par kWh pour une cellule, et 150 au niveau du pack ! Bien sûr, si le prix est multiplié par cinq, cela peut devenir significatif, mais ce n’est pas la première inquiétude des constructeurs, qui se soucient davantage de l’évolution du prix des matériaux et de la disponibilité des talents. D’où la création de centres de formation, et d’une filière de recyclage. En 2030, les matériaux provenant du recyclage pourraient représenter 15% des besoins européens.
Avicenne Energy La mobilité électrique se taille la part du lion du marché des batteries en 2030, mais l'électrification des outils et le stockage stationnaire d'électricité (ESS) connaissent aussi de belles dynamiques. Crédit : Avicenne Energy
Sur ce point, certains s’inquiètent du fait que la matière première des usines de recyclage - la black mass des batteries usagées - ne sera pas disponible en quantité suffisante…
Les batteries qui seront recyclées ne seront pas issues des vieux véhicules mais directement des chaînes de fabrication.
La black mass n’est pas si rare. Quand une production se met en route, lors des premières années d’une gigafactory, le taux de rebut peut aller jusqu’à 40%. Les batteries qui seront recyclées ne seront donc pas issues des vieux véhicules mais directement des chaînes de fabrication. Aujourd’hui, l’Europe ne sait pas quoi faire de sa black mass et l’envoie en Corée du Sud. Il faut que les industriels investissent rapidement.
Le véhicule électrique exposé à l'inflation
General Motors vient d’annoncer une prise de participation dans la firme australienne Queensland Pacific Metals afin d’assurer son approvisionnement en nickel et cobalt, suivant ainsi la stratégie d’approvisionnement direct initiée par Tesla. Pourquoi cette tendance ?
Cette tendance des constructeurs à investir directement dans les mines et les projets de raffinage est nouvelle, et c’est une bonne idée. Cela leur permet d’assurer un approvisionnement mais aussi de ne pas être complètement dépendants des marchés, où l’on voit des mécanismes de spéculation et où certains fournisseurs en profitent pour augmenter considérablement leurs marges. En 2021, le sel de lithium que l’on met dans les électrolytes (LiPF6) est passé d’une moyenne de 5-8 dollars le kilo à plus de 50 ! Cette augmentation ne s’explique pas que par la hausse du prix du carbonate de lithium.
Si le marché des véhicules électriques n’était pas poussé par la réglementation, il n’existerait pas à ces prix !
Le prix des batteries baisse continuellement depuis 30 ans. L’inflation des matériaux doit-elle faire craindre une future hausse des prix ?
Le lithium est crucial. Si la tendance à la hausse se poursuit, pour atteindre 80-100 dollars le kilo de lithium carbonate (contre 50-60 aujourd’hui), alors le marché du véhicule électrique aura du mal à suivre. S’il n’était pas d’abord poussé par la réglementation, je dirais même qu’il n’existerait pas à ces prix ! Mais comme ce marché est poussé par les États, il va perdurer et les mines de lithium vont se multiplier. Même en 2021, le prix des batteries pour l’automobile a diminué, car tous les grands du secteur - LG, Samsung, CATL - se concentrent sur ce marché. Au détriment des outils électroportatifs et des vélos électriques, d’ailleurs, qui ont vu les prix grimper. Mais globalement, la tendance est à la baisse. En 2021, le prix moyen était de 152 dollars par kWh, contre 160 l’année précédente. En adoptant une vision conservatrice, nous estimons que les coûts atteindront 120 dollars par kWh d’ici 2025, et moins de 100 en 2030.
Avicenne Energy Les besoins en métaux pour les batteries rechargeables vont exploser à l'horizon 2030. Crédit : Avicenne Energy
Vous parlez beaucoup du lithium. Les prix du cobalt et du nickel ne sont-ils pas aussi importants ?
Le cobalt joue de moins en moins car technologiquement, les cathodes nickel-manganèse-cobalt en comportent de moins en moins. On est passé d’une part égale entre chaque métal, à des teneurs en nickel à 80%, voire 90%. Par contre, le prix du nickel augmente considérablement : c’est un marché dans lequel la batterie pèse peu, mais elle exige des grades très purs, et les capacités de raffinage de nickel de grade batterie manquent.
Les batteries LFP progressent
Récemment, plusieurs constructeurs ont mis en avant des gammes dotées de batteries lithium-fer-phosphate (LFP). Un type de cathode déjà utilisé pour la moitié des nouvelles Tesla. Peut-on chiffrer cette tendance ?
La part des batteries LFP augmente rapidement. Sur 900 000 tonnes de cathodes en 2021, le LFP représente 340 000 tonnes, soit plus du tiers. À titre de comparaison, nous étions à 130 000 tonnes de LFP sur 500 000 au total en 2020. En 2022, le LFP devrait représenter 500 000 tonnes, soit un peu moins de la moitié des 1,2 million de tonnes de cathodes… Et le ratio devrait s’équilibrer en 2030.
Avicenne Energy Les anodes lithium-fer-phosphate (LFP), qui représentent 39% du marché en 2021, rattrapent les anodes en nickel-manganèse-cobalt (NMC) en 2030 Crédit : Avicenne Energy
Pourquoi ce retour d’une technologie pourtant moins performante ?
D’abord le LFP est moins cher car il ne comporte pas de nickel et de cobalt, mais simplement du lithium et du phosphate de fer (dont les prix ont tout de même doublé en trois ans). Par ailleurs, certains affirment que les batteries LFP sont un peu plus sûres, car elles dégagent moins d’énergie quand elles explosent… Mais c’est d’abord la structuration du marché du véhicule électrique qui joue. Sur le marché premium, celui des grosses voitures avec beaucoup d’autonomie et capables de supporter des charges rapides, le NMC restera seul. Mais pour les petites voitures urbaines, le LFP est suffisant. Il faut noter que cela permet aussi de limiter la dépendance au cobalt et au nickel au profit d’une dépendance au fer et au phosphate, que l’on trouve notamment au Maroc. Mais aujourd’hui, l’intégralité des grands fabricants de cellules LFP sont chinois…
Propos recueillis par Nathan Mann et Simon Chodorge
