Le monde peut-il fabriquer une batterie de voiture électrique sans la Chine ?

Par Agnes Chang et Keith Bradsher16 mai 2023

Exploitation minière du cobalt

41 % appartenant à des Chinois

Raffinage du cobalt

73% en Chine

cathodes

77% fabriqué en Chine

Le monde peut-il fabriquer une batterie de voiture électrique sans la Chine ?

Anodes

92% fabriqué en Chine

Cellules de batterie

66% assemblé en Chine

Voiture électrique

54% fabriqué en Chine

Exploitation minière du cobalt

41 % appartenant à des Chinois

Anodes

92% fabriqué en Chine

Raffinage du cobalt

Cellules de batterie

66% assemblé en Chine

73% en Chine

Voiture électrique

54% fabriqué en Chine

cathodes

77% fabriqué en Chine

Exploitation minière du cobalt

41 % appartenant à des Chinois

Anodes

92% fabriqué en Chine

Cellules de batterie

Raffinage du cobalt

66% assemblé en Chine

73% en Chine

Voiture électrique

54% fabriqué en Chine

cathodes

77% fabriqué en Chine

Exploitation minière du cobalt

41 % appartenant à des Chinois

Anodes

92% fabriqué en Chine

Cellules de batterie

66% assemblé en Chine

Raffinage du cobalt

73% en Chine

Voiture électrique

54% fabriqué en Chine

cathodes

77% fabriqué en Chine

C'est l'une des compétitions déterminantes de notre époque : les pays capables de fabriquer des batteries pour les voitures électriques récolteront des décennies d'avantages économiques et géopolitiques.

Le seul gagnant à ce jour est la Chine.

Malgré des milliards d'investissements occidentaux, la Chine est tellement en avance - extraction de minéraux rares, formation d'ingénieurs et construction d'énormes usines - que le reste du monde pourrait mettre des décennies à rattraper son retard.

Même d'ici 2030, la Chine fabriquera plus de deux fois plus de batteries que tous les autres pays réunis, selon les estimations de Benchmark Minerals, un groupe de conseil.

Voici comment la Chine contrôle chaque étape de la production de batteries lithium-ion, de l'extraction des matières premières du sol à la fabrication des voitures, et pourquoi ces avantages sont susceptibles de durer.

La Chine contrôle

41% du cobalt mondial

28% de lithium

La Chine contrôle

41% du cobalt mondial

28% de lithium

Les voitures électriques utilisent environ six fois plus de minéraux rares que les voitures conventionnelles à cause de la batterie, et la Chine décide qui obtient les minéraux en premier et à quel prix.

Bien que la Chine dispose de peu de gisements souterrains des ingrédients essentiels, elle a poursuivi une stratégie à long terme pour s'approvisionner en un approvisionnement bon marché et stable. Des entreprises chinoises, s'appuyant sur l'aide de l'État, ont pris des participations dans des sociétés minières sur les cinq continents.

La Chine possède la plupart des mines de cobalt au Congo, qui détient la majorité de l'approvisionnement mondial de ce matériau rare nécessaire pour le type de batterie le plus courant. Les entreprises américaines n'ont pas réussi à suivre et ont même vendu des mines à leurs homologues chinois.

En conséquence, la Chine contrôle 41% de l'extraction mondiale de cobalt et la plus grande partie de l'extraction du lithium, qui transporte la charge électrique d'une batterie.

La Chine contrôle

6% du nickel mondial

78% de graphite

5% de manganèse

La Chine contrôle

6% du nickel mondial

78% de graphite

5% de manganèse

Les réserves mondiales de nickel, de manganèse et de graphite sont beaucoup plus importantes et les batteries n'en utilisent qu'une fraction. Mais l'approvisionnement régulier de la Chine en ces minerais lui donne toujours un avantage. Les investissements de la Chine en Indonésie l'aideront à devenir le plus grand contrôleur de nickel d'ici 2027, selon les prévisions de CRU Group, une société de conseil.

Le graphite est principalement extrait en Chine. Les producteurs américains synthétisent le graphite à un coût beaucoup plus élevé.

Les pays occidentaux possèdent également des mines à l'étranger et tentent de rattraper la Chine. Mais ils ont été plus réticents à investir dans des pays aux gouvernements instables ou aux mauvaises pratiques de travail. Et ils ont été lents à augmenter leur propre production.

Une nouvelle mine peut prendre plus de 20 ans pour atteindre sa pleine production. Bien que les États-Unis investissent pour exploiter leurs importantes réserves de lithium, cet effort s'est heurté à une foule de préoccupations locales et environnementales.

La Chine affine

95% de manganèse

73% de cobalt

70% de graphite

67% de lithium

63% de nickel

La Chine affine

95% de manganèse

73% de cobalt

70% de graphite

67% de lithium

63% de nickel

95% du manganèse est raffiné en Chine

73% de cobalt

70% de graphite

67% de lithium

63% de nickel

Peu importe qui exploite les minerais, presque tout est expédié en Chine pour être raffiné en matériaux de qualité batterie.

Une fois le minerai extrait du sol, il est généralement pulvérisé puis traité à la chaleur et avec des produits chimiques pour isoler les composés minéraux. Le processus est inutile : le cobalt génère environ 860 livres de stériles pour chaque livre de poudre de cobalt raffinée.

Le raffinage nécessite d'énormes quantités d'énergie. Les minéraux de batterie nécessitent trois à quatre fois plus d'énergie pour être fabriqués que l'acier ou le cuivre. La forme préférée de lithium, par exemple, doit être chauffée, cuite à la vapeur et séchée. Soutenues par le gouvernement avec des terres et de l'énergie bon marché, les entreprises chinoises ont été en mesure de raffiner les minerais à un volume plus important et à un coût inférieur à tout le monde. Cela a entraîné la fermeture de raffineries ailleurs.

Le raffinage est également souvent source de pollution et les raffineries chinoises bénéficient de réglementations environnementales moins strictes. Le broyage du graphite pollue l'air. Le traitement du nickel génère des déchets toxiques, qui doivent être éliminés dans des structures spéciales dans l'océan ou sous terre. Les experts disent que l'utilisation de méthodes plus durables pour traiter les minéraux de la batterie augmente les coûts.

Aujourd'hui, les États-Unis ont peu de capacité de traitement. Une raffinerie prend généralement de deux à cinq ans à construire. La formation des travailleurs et le réglage de l'équipement peuvent prendre plus de temps. La première raffinerie de lithium d'Australie, qui appartient en partie à des Chinois, a été approuvée en 2016 mais n'a pas réussi à produire du lithium de qualité batterie jusqu'à l'année dernière.

La Chine fait

77% des cathodes

92% des anodes

74% des séparateurs

82% d'électrolytes

Les ions lithium se déplacent entre la cathode et l'anode pendant la charge et la décharge.

82% d'électrolytes

La Chine fabrique 74% des séparateurs

77% des cathodes

92% des anodes

Les ions lithium se déplacent entre la cathode et l'anode pendant la charge et la décharge.

La Chine est devenue le plus grand producteur de batteries en partie en trouvant comment fabriquer des composants de batterie de manière efficace et à moindre coût.

Le composant le plus important est la cathode, qui est la borne positive de la batterie. De tous les matériaux de batterie, les cathodes sont les plus difficiles et les plus énergivores à fabriquer. Jusqu'à ces derniers mois, la cathode la plus courante utilisait une combinaison de nickel, de cobalt et de manganèse, également connue sous le nom de cathodes NMC. Cette formule permet à une batterie de stocker beaucoup d'électricité dans un petit espace, offrant à une voiture électrique une autonomie plus longue.

La Chine a investi dans une alternative moins chère qui a maintenant pris la moitié du marché des cathodes. Connues sous le nom de LFP, pour lithium fer phosphate, ces cathodes utilisent du fer et du phosphate largement disponibles au lieu du nickel, du manganèse et du cobalt.

Pour les pays occidentaux, la LFP est une opportunité de contourner les goulots d'étranglement dans l'approvisionnement en minerais. Mais la Chine produit presque tout le LFP du monde.

La Chine fait 73%

de cathodes NMC

99% des cathodes LFP

La Chine fait 73% de

Cathodes NMC

99% des cathodes LFP

Aujourd'hui, les États-Unis ne fabriquent qu'environ 1 % des cathodes mondiales, qui sont toutes NMC. Les entreprises américaines sont intéressées par le LFP, mais elles doivent s'associer à des entreprises chinoises qui ont l'expérience de le produire.

Les entreprises chinoises fabriquent la plupart des autres composants de la batterie. Ils dominent la production d'anodes, l'extrémité négative d'une batterie. La Chine vend également le plus de séparateurs, une couche qui se situe entre la cathode et l'anode pour éviter les courts-circuits. Les électrolytes, composés principalement de sels de lithium et de solvants, sont nécessaires pour la conductivité, et les quatre principaux producteurs d'électrolytes au monde sont chinois.

La Chine fait 66% de

les cellules de batterie du monde

Cathode

2.8"

Séparateur

Anode

Chaque voiture a des milliers de cellules.

La Chine fait 66% de

les cellules de batterie du monde

2.8"

Cathode

Chaque voiture a des milliers de cellules.

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La Chine a le plus de voitures électriques sur la route et presque toutes utilisent des batteries fabriquées en Chine. En 2015, Pékin a adopté des politiques pour bloquer les rivaux étrangers et augmenter la demande des consommateurs. Les fabricants de batteries chinois comme CATL et BYD se sont développés aux dépens de leurs concurrents japonais et sud-coréens et sont devenus les plus grands au monde.

Huit ans plus tard, l'administration Biden poursuit désormais une stratégie similaire pour favoriser le développement des batteries aux États-Unis.

Mais dans une entreprise avec des coûts d'investissement énormes et de faibles marges bénéficiaires, les entreprises chinoises ont une grande longueur d'avance après des années de financement et d'expérience de l'État.

L'assemblage de la batterie est complexe et technique. Pour en fabriquer un, les matériaux de cathode et d'anode sont attachés à de fines feuilles de métal d'environ un cinquième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Ceux-ci sont ensuite empilés avec des séparateurs, humidifiés avec des électrolytes et enroulés. L'ensemble du processus doit avoir lieu dans des pièces qui minimisent les particules d'air et l'humidité.

La Chine peut construire des usines de batteries à près de la moitié du coût des pays d'Amérique du Nord ou d'Europe, selon Heiner Heimes, professeur à l'Université RWTH Aachen en Allemagne. Les principales raisons : les coûts de main-d'œuvre sont inférieurs et il y a plus de fabricants d'équipements en Chine.

La Chine fabrique 54% des voitures électriques dans le monde

La Chine fabrique 54% des voitures électriques dans le monde

Les investisseurs américains restent prudents quant à l'investissement dans les véhicules électriques. Les voitures traditionnelles sont toujours très rentables, les travailleurs américains doivent être formés à de nouvelles compétences et les incitations du gouvernement américain pour aider l'industrie des véhicules électriques pourraient disparaître avec le prochain cycle d'élections présidentielles.

La Chine a dépensé plus de 130 milliards de dollars en incitations à la recherche, contrats gouvernementaux et subventions à la consommation, selon le Centre d'études stratégiques et internationales. Les acheteurs de voitures électriques en Chine bénéficient de réductions d'impôts, d'une immatriculation de véhicule moins chère, d'un parking préférentiel et d'un accès à un vaste réseau de recharge. Les investissements de la Chine ont permis au pays de dominer le monde en matière de production, d'équipement et de conception de produits.

Les experts disent qu'il est presque impossible pour un autre pays de devenir autonome dans la chaîne d'approvisionnement des batteries, qu'il ait une main-d'œuvre moins chère ou qu'il trouve d'autres partenaires mondiaux. Partout dans le monde, des entreprises chercheront à former des partenariats avec des fabricants chinois pour entrer ou se développer dans l'industrie.

"Il n'y a aucun moyen que quiconque réussisse dans les véhicules électriques sans avoir un certain type de coopération avec la Chine, directement ou indirectement", a déclaré Scott Kennedy, conseiller principal au CSIS.

À propos des données sur l'exploitation minière et le raffinage : la part de propriété est basée sur les volumes de production estimés multipliés par la participation au capital, telle que déterminée par les documents déposés par les sociétés ouvertes et les annonces des sociétés. Le pays d'origine du propriétaire est basé sur l'emplacement du siège social de l'entreprise. Les volumes de production sont ajustés en fonction du rendement minéral par type de ressource et les prévisions de production tiennent compte du risque, de la faisabilité et des conditions du marché du projet.