IDTechEx explore le paysage en évolution des anodes en graphite en Li

BOSTON, 28 août 2023 /PRNewswire/ -- Les nouvelles technologies d'anodes Li-ion continuent de susciter beaucoup d'enthousiasme. La prochaine génération de matériaux d'anode en silicium se rapproche de la commercialisation avec la promesse d'une densité énergétique et d'une capacité de débit améliorées. Des solutions sans lithium métallique et sans anode continuent d'être explorées, tandis que des options telles que les oxydes de niobium ont également suscité un certain intérêt pour les batteries à charge rapide. Néanmoins, les bonnes performances globales et le faible coût du graphite signifient qu’il devrait maintenir sa domination dans l’industrie du Li-ion.

La demande de graphite reste stable

Malgré le développement continu de nouveaux matériaux d'anode, le graphite, le matériau utilisé depuis 30 ans dans les anodes Li-ion, devrait rester le matériau d'anode le plus largement utilisé dans les batteries Li-ion à moyen terme. IDTechEx prévoit que la demande d’anodes en graphite Li-ion augmentera considérablement et dépassera 2 millions de tonnes d’ici 2029.

Graphite naturel ou synthétique

Deux grands types de graphite sont utilisés pour les anodes Li-ion, naturel et synthétique (ou artificiel), chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Le graphite naturel est généralement une option moins coûteuse que le graphite synthétique. Il peut également offrir une capacité initiale légèrement supérieure, mais a également tendance à avoir une durée de vie, une capacité de taux C et une efficacité coulombienne initiale inférieures. En revanche, le graphite synthétique est plus cher que le graphite naturel en raison des besoins énergétiques plus élevés pour la graphitisation, ainsi que du fait qu'il est plus difficile à broyer en particules sphériques, mais il a également tendance à offrir une durée de vie plus longue et une efficacité coulombienne initiale légèrement supérieure. Cependant, il peut y avoir un chevauchement dans les performances et le coût de ces deux types de graphite, et les différences entre eux se sont également réduites. Au-delà du type de graphite, divers facteurs de conception de la cellule tels que le choix de la cathode, les additifs électrolytiques, les revêtements, la taille et la distribution des particules, l'équilibre des électrodes, ainsi que les spécifications et la qualité du produit en graphite auront un impact significatif sur les performances éventuelles de la cellule. le coût et la durée de vie.

Le graphite synthétique et naturel continue d'être utilisé avec des mélanges largement utilisés. IDTechEx estime qu'il existe une répartition à peu près égale, par kt de ventes, entre le graphite synthétique et le graphite naturel. Cependant, on a observé une légère tendance vers le graphite naturel au cours des dernières années en raison des pressions sur les coûts et des prix élevés de l'énergie.

Un paysage en mutation ?

Comme pour d’autres matières premières, augmenter la production de graphite naturel pour répondre à la demande croissante de batteries Li-ion s’est avéré un défi. Le DoE américain et la Commission européenne ont inclus le graphite naturel dans leurs dernières listes de matières premières/minéraux critiques, en partie en raison du rôle important des batteries Li-ion dans l'électrification des transports et les applications de stockage stationnaire. La domination chinoise dans la production d'anodes en graphite présente également un risque d'approvisionnement, même si la production d'anodes en graphite Li-ion en dehors de la Chine commence à se développer auprès d'acteurs tels que Syrah Resources, Northern Graphite et Nouveau Monde en Amérique du Nord, ou Talga Resources, SGL Carbon et Vianode (synthétique) en Europe, entre autres.

En plus de diversifier l’approvisionnement en matériaux, l’amélioration de la durabilité et des mesures ESG seront des facteurs importants pour une nouvelle production de graphite. La réduction de la consommation d’énergie et des émissions intégrées deviendra une mesure de plus en plus importante. Cela est particulièrement vrai en Europe, où le règlement européen sur les batteries prévoit la mise en œuvre d'étiquettes et de déclarations d'empreinte carbone pour les batteries Li-ion d'une taille supérieure à 2 kWh. Cela pourrait favoriser le graphite naturel et sa moindre consommation d’énergie, même si les émissions de particules et les flux de déchets acides issus du processus de purification doivent également être soigneusement gérés. Un coût inférieur et une énergie à faible teneur en carbone provenant de sources renouvelables pourraient contribuer à améliorer la compétitivité du graphite synthétique à cet égard, même s'il restera tributaire de matières premières fossiles. Ces points contribuent à mettre davantage en évidence le subtil équilibre entre graphite naturel et synthétique.