État du développement et analyse des risques de l'industrie des batteries au lithium-ion

Résumé :
Bénéficiant de la vision mondiale d'un développement vert et à faible émission de carbone, la demande de véhicules à énergie nouvelle et de stockage d'énergie en Chine a augmenté rapidement, entraînant le développement rapide de l'industrie des batteries au lithium-ion. En 2023, la valeur totale de la production de l'industrie des batteries lithium-ion a dépassé 1 400 milliards de yuans, et les exportations totales ont atteint 457,4 milliards de yuans, ce qui en fait l'un des trois principaux produits d'exportation de la Chine. Cependant, comme les entreprises de batteries lithium-ion accélèrent l'expansion de leur capacité de production, l'industrie connaît une surcapacité structurelle. Compte tenu des sanctions américaines contre la Chine et des risques industriels liés au renforcement des normes réglementaires, les entreprises qui exportent beaucoup à l'étranger, qui utilisent peu leurs capacités et qui n'ont pas de grandes capacités d'innovation devraient subir des conséquences négatives. Les entreprises concernées devraient accélérer leur expansion à l'étranger, éliminer les capacités excédentaires et renforcer l'innovation technologique afin de promouvoir un développement industriel de haute qualité.
Mots-clés : Nouveau stockage de l'énergie ; industrie des batteries lithium-ion ; risques industriels ; développement de haute qualité
Code de classification : F426
Code d'identification de la littérature : A
DOI: 10.13561/j.cnki.zggqgl.2024.06.008

Dans le cadre des objectifs "pic carbone et neutralité carbone", la Chine encourage progressivement le remplacement des énergies fossiles traditionnelles par des énergies propres, ce qui stimule le développement et l'application de nouvelles technologies énergétiques telles que les batteries lithium-ion. D'une part, la part croissante de l'énergie éolienne et solaire a introduit des incertitudes dans la production d'électricité, nécessitant la construction de nouvelles unités de stockage d'énergie, principalement des batteries lithium-ion, afin d'équilibrer les fluctuations de puissance et d'améliorer l'efficacité énergétique. D'autre part, en tant qu'outil clé pour la réduction des émissions de carbone dans le secteur des transports, la Chine développe vigoureusement de nouveaux véhicules énergétiques, ce qui stimule la demande en phosphate de fer lithié et en batteries lithium-ion ternaires. Le rapport de travail du gouvernement pour 2024 souligne l'importance du développement du stockage des nouvelles énergies, reflétant ainsi l'attention et le soutien nationaux. En tant que moteur essentiel de la transition vers l'énergie verte, l'industrie des batteries lithium-ion se concentre sur l'accélération de l'innovation technologique et des mises à niveau industrielles, l'amélioration de la densité énergétique, de la durée de vie et des performances en matière de sécurité, se positionnant ainsi comme une industrie émergente stratégique en Chine.

1. Aperçu de l'industrie des piles au lithium-ion

(a) Principales voies technologiques et scénarios d'application
Les batteries lithium-ion, qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique par des réactions d'oxydoréduction, alimentent le mouvement des ions lithium entre les électrodes, ce qui permet le processus de charge et de décharge. Selon le Bureau national des statistiques, l'industrie relève de la fabrication de batteries lithium-ion, plus précisément de la production de batteries utilisant des électrodes composées de lithium. Les voies technologiques se distinguent par les matériaux de cathode, conduisant à des catégories telles que les batteries au phosphate de fer-lithium, les batteries ternaires (nickel-cobalt-manganèse ou nickel-cobalt-aluminium), les batteries à l'oxyde de manganèse-lithium et les batteries au titanate de lithium. Les scénarios d'application divisent les batteries lithium-ion en batteries grand public, batteries de stockage et batteries d'énergie, le marché se concentrant sur les batteries de stockage d'énergie et les batteries d'énergie, principalement les batteries au phosphate de fer lithié et les batteries ternaires. En 2023, la valeur totale de la production de l'industrie a dépassé 1,4 trillion de yuans, avec des exportations atteignant 457,4 milliards de yuans, faisant des batteries lithium-ion l'un des "trois nouveaux" produits d'exportation clés de la Chine, avec les véhicules électriques et les panneaux solaires.

(b) Situation de la production
La production de véhicules à énergie nouvelle et les installations de stockage d'énergie continuent de croître, tout comme la production de batteries lithium-ion en Chine. La China Automotive Power Battery Industry Innovation Alliance indique qu'en 2023, la production totale de batteries d'alimentation et de stockage a dépassé 778 GWh, soit une augmentation de 42,54% d'une année sur l'autre. Les réductions des subventions accordées aux véhicules à énergie nouvelle après 2020 ont stimulé la part de marché des batteries au phosphate de fer-lithium, en raison de leur faible coût et de leur technologie mature. En 2023, la production de batteries au phosphate de fer-lithium a atteint 531,4 GWh, en hausse de 59,87%, représentant 68,29% de la production totale, tandis que la production de batteries ternaires a augmenté de 15,34% pour atteindre 245,1 GWh, représentant 31,49% de la production.

(c) Demande du marché
La demande continue d'augmenter pour les véhicules à énergie nouvelle et le stockage de l'énergie, qui sont les principales applications en aval des batteries lithium-ion. Selon l'Association chinoise des constructeurs automobiles, les ventes de véhicules à énergie nouvelle ont atteint 2,09 millions d'unités au premier trimestre 2024, soit une augmentation de 31,81 TTP3 en glissement annuel, avec une part de marché de 31,11 TTP3. À mesure que les véhicules passent du statut de simples outils de transport à celui de "troisième espace de vie", la demande de batteries d'alimentation devrait rester forte. Dans le domaine du stockage de l'énergie, l'ampleur croissante des installations d'énergie renouvelable, associée à des politiques obligatoires de stockage de l'énergie et à la baisse des coûts des matières premières, a considérablement élargi le déploiement de nouvelles unités de stockage de l'énergie. L'Administration nationale de l'énergie indique que d'ici le premier trimestre 2024, la capacité photovoltaïque installée cumulée atteindra 660,05 GW et l'énergie éolienne 456,64 GW. Ces tendances favorisent la croissance rapide de l'industrie des batteries de stockage d'énergie lithium-ion.

Du point de vue des exportations, les exportations de batteries lithium-ion ont maintenu leur croissance au T1 2024, avec des exportations cumulées de 883 millions d'unités, en hausse de 5,87% en glissement annuel. Cependant, en raison d'une baisse des prix à l'exportation, les recettes d'exportation ont chuté de 17,4% pour atteindre $13,197 milliards. Les trois principales destinations des exportations ont été les États-Unis, l'Allemagne et la Corée du Sud, les États-Unis arrivant en tête avec 2,91 milliards de TTP, soit 22,031 TTP3 du total des exportations. L'Allemagne a suivi avec 2,64 milliards de TTP (20,021 TTP3), et la Corée du Sud avec 930 millions de TTP (7,061 TTP3). Néanmoins, les volumes d'exportation vers ces pays ont diminué en raison des effets de la réglementation de l'UE et des États-Unis et de l'affaiblissement de la demande en Corée du Sud.

2. Analyse des risques de l'industrie des piles au lithium-ion

(a) Surcapacité structurelle
Depuis 2021, l'industrie des batteries lithium-ion a connu un véritable boom, sous l'effet de la croissance inattendue des véhicules à énergie nouvelle, de l'extension du stockage de l'énergie et de l'augmentation de la demande européenne due au conflit entre la Russie et l'Ukraine. Les profits élevés ont attiré des investissements importants, mais l'absence d'études de marché approfondies a entraîné un déséquilibre entre l'offre et la demande. De nombreuses lignes de production nouvellement construites n'ont pas atteint les taux d'utilisation escomptés, ce qui a entraîné une surabondance de capacités inefficaces ou sous-utilisées. En 2023, les principales entreprises ont atteint un taux d'utilisation des capacités de plus de 50%, tandis que les plus petits acteurs ont enregistré des taux inférieurs à 30%. Cette inefficacité a entraîné une concurrence accrue et une réduction des marges bénéficiaires, alors que les prix des batteries continuent de chuter.

(b) Impact des sanctions américaines et baisse de la demande européenne
En mai 2024, le gouvernement américain a imposé de nouveaux droits de douane sur $18 milliards de marchandises en provenance de Chine, y compris des batteries lithium-ion et des composants. Ces droits de douane passeront de 7,5% à 25% d'ici 2026. Si l'impact des sanctions sur les exportations de batteries électriques est limité, car les exportations chinoises de véhicules électriques se concentrent sur l'Europe, les exportations de batteries de stockage d'énergie sont fortement touchées, les États-Unis étant un marché clé.

(c) Des normes industrielles plus strictes
En mai 2024, le ministère chinois de l'industrie et des technologies de l'information a publié un projet de mise à jour des normes de l'industrie des batteries au lithium, plaçant la barre plus haut en matière de densité énergétique, de durée de vie et de rétention de capacité pour les différents types de batteries. Ces nouvelles réglementations accéléreront probablement l'élimination des entreprises les moins compétitives du secteur, en particulier celles qui utilisent peu leurs capacités et n'innovent pas suffisamment.

3. Suggestions pour le développement de l'industrie des batteries lithium-ion

(a) Renforcer la R&D technologique pour surmonter les obstacles techniques

Face à un environnement de marché de plus en plus concurrentiel, les entreprises de batteries lithium-ion devraient tirer pleinement parti des politiques d'incitation des gouvernements nationaux et locaux. L'établissement de relations de coopération à long terme avec les universités et les instituts de recherche favorisera une approche collaborative entre l'industrie, les universités et la recherche. Cela permettra d'améliorer le développement technologique et de faire progresser les matériaux de batterie à haute performance tels que les matériaux cathodiques à base de manganèse riche en lithium, les matériaux anodiques à base de silicium et de carbone et les électrolytes solides. Ces progrès amélioreront la densité énergétique tout en garantissant la sécurité des batteries et en accélérant la commercialisation des batteries à l'état solide. En outre, en tirant parti des technologies numériques telles que les jumeaux numériques, l'internet des objets et l'intelligence artificielle, les entreprises peuvent effectuer des simulations multi-échelles pour analyser les propriétés intrinsèques, les mécanismes opérationnels et les voies d'optimisation des matériaux de batterie. Cela facilitera l'exploration et l'innovation rapides【2】, en accélérant la recherche et le développement et en améliorant la qualité des produits et l'efficacité de la production.

(b) Diversifier les partenaires commerciaux pour réduire la dépendance à l'égard de marchés spécifiques

L'industrie des batteries lithium-ion devrait développer activement ses partenariats commerciaux afin de réduire sa dépendance à l'égard de marchés spécifiques et d'améliorer sa compétitivité sur le marché mondial ainsi que sa résistance aux risques. Cette année, les exportations chinoises de batteries lithium-ion vers des marchés émergents tels que le Viêt Nam et l'Inde ont continué à augmenter. À l'avenir, l'industrie pourrait explorer de nouvelles voies de croissance du commerce extérieur. Profitant du développement de haute qualité de l'initiative "Belt and Road", les industries connexes devraient rechercher activement une coopération commerciale avec les pays et les régions le long de la route afin d'éviter une dépendance excessive à l'égard d'un seul marché. En participant à des expositions internationales et à des négociations commerciales, et en adaptant les stratégies de marché et les offres de produits aux conditions économiques et aux demandes du marché des différents pays et régions, l'industrie peut renforcer les services de la chaîne d'approvisionnement mondiale【3】, en améliorant son influence internationale et sa compétitivité.

(c) Promouvoir l'élimination des capacités excédentaires et établir des bases de production à l'étranger

La dernière proposition de norme industrielle exige que les entreprises de batteries lithium-ion atteignent un taux d'utilisation des capacités de plus de 50%. Pour satisfaire à cette exigence, les entreprises peuvent procéder à des fusions et à des acquisitions afin de consolider leurs ressources, d'accroître leur part de marché et d'améliorer leur capacité de production globale et la concentration du marché. En outre, les capacités nationales excédentaires pourraient être réorientées vers l'étranger, en utilisant la technologie comme levier pour accéder aux marchés étrangers. En transférant certains équipements de production et certaines technologies à l'étranger, les entreprises peuvent utiliser les ressources locales et les avantages en matière de main-d'œuvre pour réduire les coûts de production ou accéder au marché. Étant donné que les droits de douane américains sur les batteries de stockage au lithium-ion doivent entrer en vigueur en 2026, il reste une période tampon d'environ un an et demi. Les fabricants nationaux peuvent accélérer leur expansion à l'étranger en accordant des licences technologiques et en établissant des installations de production à l'étranger. En établissant des bases de production sur les marchés cibles ou dans des régions proches et accueillantes, les entreprises peuvent éviter les restrictions commerciales et minimiser l'impact des droits de douane.

Références :
[1] Tang Yanyan. Application et aperçu du développement des batteries lithium-ion dans les véhicules électriques [J]. Environmental Technology, 2023, 41(07) : 94-100.
[2] A Tongliang, Jiang Ge, Wang Dazhong. Measuring Technology and Catch-up Path of China's High-tech Manufacturing Industry - Taking the Lithium Battery Industry as an Example [J]. Economic Research, 2023, 58(01) : 192-208.
[3] Qiao Jing. Accélérer la construction d'un système de transport international conforme aux nouveaux besoins du commerce extérieur [J]. Macroeconomic Management, 2024, (04) : 38-45.