Thursday 29th June 2017,
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Annuellement, quatre mille tonnes de Lithium devraient permettre de produire autour de 1,5 million de véhicules électriques.

Dans la littérature journalistique du moment il est possible de lire de superbes âneries au sujet du Lithium et des batteries pour les futurs véhicules électriques. Certains vont même jusqu’à assurer que le Lithium sera le pétrole du siècle, comme si ces ions de lithium, issus du métal léger et mobilisés dans les composants de certaines batteries d’accumulateurs électriques ( masse positive et électrolyte) étaient un combustible énergétique. Un tel concept abscons, nie la possibilité de recyclage du métal et de développer ainsi une économie circulaire du Lithium; tout comme existe depuis près d’un siècle, bien avant la formulation du concept néo-écolo, une économie circulaire du Plomb, favorisée par la taille et la lourdeur des batteries de démarrage de voitures ou de camions du moment. La taille et la masse favorisent le recyclage, elles justifient le recyclage simple et rentable de l’objet. Majoritairement ce sont les petites batteries au plomb de quelques Wh pour motocycles qui sont retrouvées dans les décharges publiques.

Sans m’occuper de son origine, j’ai essayé de calculer les masses annuelles de Lithium pour un volume global de production  de 1,5 million de véhicules électriques dont:

-un tiers d’entre eux seraient des véhicules haut de gamme, inspirés des futurs véhicules Tesla, qui présenteront une autonomie moyenne à pleine charge de la batterie autour des 250 miles. Avec une hypothèse de consommation d’énergie de 15 kWh aux cent kilomètres, le calcul conduit à une batterie de 60 kWh, d’un coût de plus de 10 mille dollars et contenant pour 350 dollars de Lithium (FIG.I) pour un prix du carbonate de lithium de 12000 euros la tonne, soit près du double des prix actuels.

 

 

TAB.I Batterie pour véhicule électrique de haut de gamme de type Tesla modèle 3. Exemple de production mondiale de 500 mille véhicules par an. Remarque: les données choisies et modifiables  sont en rouge sur fond jaune.

A titre de référence la TESLA 75D proposée aujourd’hui en modèle d’entrée de gamme possède une copieuse batterie de 75 kWh et annonce une autonomie de 381 km en pleine charge de batterie. Ces chiffres conduisent à une consommation énergétique annoncée de 19,7 kWh aux cent kilomètres.  J’ai choisi dans mes calculs, une valeur bien plus performante de 15 kWh aux cent kilomètres qui me semble être un objectif raisonnable à atteindre pour les futurs véhicules hauts de gamme à venir qui voudront afficher une autonomie la plus grande possible. L’emploi annoncé par de grands constructeurs de matériaux composites, par exemple, participera à cette recherche d’une plus ample autonomie par un allègement du véhicule.

-Les deux-tiers des véhicules produits seraient de type urbains, plus légers (TAB. II) et plus modestes avec une autonomie en pleine charge de 66 miles ( un peu plus de 100 km) équipés d’une batterie de 15 kWh, soit 4 fois moins que le cas précédent.

TAB.II Batterie pour véhicule urbain de 100 km d’autonomie. Exemple de production globale annuelle d’un million de batteries.

Le calcul conduit à une batterie de 15 kWh pour un prix estimé autour des 3000 dollars et contenant pour 85 dollars de Lithium acheté sous forme de carbonate.

La somme des deux types de véhicules conduit à une production annuelle globale de 1,5 million de véhicules électriques pour une utilisation  de 4000 tonnes de Lithium par an.

Durant les 10 premières années les ressources en carbonate de Lithium proviendront des productions primaires existantes, plus tard une partie du Lithium, recyclé et issu des batteries hors service, participera au bilan global de fourniture.

Pour éviter de pédaler dans la semoule, il faut imaginer une économie circulaire du Lithium qui sera la conséquence du recyclage des batteries. Leur taille imposante s’y prête.

Le 13 Avril 2016

 

 

 

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29 commentaires

  1. Raymond Bonnaterre avril 15, 2016 à 8:11

    Une remarque de bon-sens importante: le marché des véhicules électriques ne se développera sur un territoire que si, sur ce territoire, la puissance électrique est largement disponible à un prix raisonnable. Ce développement est donc antinomique aux limitations de génération électrique préconisées par les supporters des énergies renouvelables intermittentes et des compteurs intelligents qui limiteront l’accessibilité à la puissance électrique par des prix dissuasifs et un rationnement généralisé.

  2. Raymond Bonnaterre avril 19, 2016 à 6:55

    Siemens et Valéo ne prévoient un réel démarrage du business des composants pour véhicules électriques qu’à partir de 2020 avec un rythme de croissance annuel estimé à 20%.
    http://www.siemens.com/press/pool/de/pressemitteilungen/2016/corporate/PR2016040250COEN.pdf

  3. Tonton avril 20, 2016 à 7:22

    « The electric vehicle components market is expected to grow with a compound annual growth rate of more than 20% until 2020. »

    La croissance à 20%, c’est maintenant et jusqu’en 2020.

  4. Raymond Bonnaterre avril 21, 2016 à 8:14

    L’état initial étant proche de zéro, tout cela ne signifie pas grand chose sinon que Siemens et Valéo se mettent sur le coup. Prévoir d’ici à 2020 pour mener à bien les développements industriels ne me semblait pas idiot. D’où mon barbarisme.
    Merci Tonton.

  5. anonymous56 avril 25, 2016 à 8:58

    Bonjour Raymond,

    Le lithium, c’est déjà peut-etre fini :

    Des chercheurs créent par accident une batterie quasi increvable

    http://www.01net.com/actualites/des-chercheurs-creent-par-accident-une-batterie-qui-tient-200-000-cycles-969632.html

    La nouvelle technologie c’est :
    extrait :
    Partant de cet « accident », l’équipe de chercheurs a installé le nanofil d’or dans une enveloppe conçue en dioxyde de manganèse et remplacé le lithium par un gel électrolyte. Après plusieurs mois de tests, ils ont confirmé que ces nouvelles batteries tenaient 200 000 cycles avec une dégradation de seulement 5 % de leurs capacités.

  6. anonymous56 avril 25, 2016 à 9:12

    @Raymond

    Autolib a mis en place de nouveaux véhicules neufs, or une personne m’a dit que la charge de la batterie est plus lente qu’avant.
    Toi qui suit tous les accords au niveau batteries, sais-tu si Bolloré fait des batterie moins performante suite à des changements d’accords avec ces fournisseurs ou de cout de matières premières ?

  7. Raymond Bonnaterre avril 26, 2016 à 8:20

    Autolib utilise des batteries construites avec du Lithium métallique (c’est à dire à l’état chargé). Pour éviter la formation dangereuse de dendrites de lithium il faut charger la batterie à chaud (vers les 40 à 60°C) ce qui accélère la diffusion des ions lithium et charger à faible régime ce qui ralentit le flux d’ions nécessaire.
    Température de charge et régime de charge sont des paramètres du premier ordre pour la fiabilité de ce type d’accumulateur.
    Une nouvelle optimisation des paramètres de charge peut provenir de diverses raisons technologiques. L’épaisseur des électrodes par exemple, à surfaces réduites et donc moins onéreuses, peut-être une des raisons simples.

  8. Tonton mai 2, 2016 à 11:39

    L’hybridation légère par les sous-traitants automobiles, ça se précise.

    http://voituredufutur.blogspot.fr/2016/05/48-volts-ca-se-precise.html

  9. Raymond Bonnaterre mai 3, 2016 à 10:41

    Tonton, l’hybridation légère c’est « du vent », avec de lourdes batteries au plomb.

    Sous-techniques de l’illusion, pour bien peu de progrès et beaucoup de marketing.

  10. Raymond Bonnaterre mai 7, 2016 à 7:14
  11. Tonton mai 8, 2016 à 6:34

    Pour investir dans Tesla il faut avoir la foi… Je ne l’ai pas et je vais en rester là, à suivre ce beau spectacle.

    J’espère de tout cœur qu’il réussira tout de même.

  12. Raymond Bonnaterre mai 9, 2016 à 7:25

    N’oubliez pas, Tonton, que pour l’instant, c’est le Groupe japonais Panasonic (Matsushita-Sanyo) et ses sous-traitants nippons qui réalisent des profits en fournissant des milliers d’éléments d’accumulateurs type 18650 qui sont, à coup-sûr, d’excellente qualité. C’est la pièce technique essentielle du dispositif sans laquelle rien ne serait possible.
    Demain ce sera ce cluster, décentralisé aux États-Unis et aidé par le contribuable américain, qui battra la musique.
    Je trouve que le bon côté de l’aventure technique est très peu mis en avant.

  13. Raymond Bonnaterre mai 9, 2016 à 8:40

    Le rapprochement annoncé de TOTAL et de SAFT illustre bien l’importance des constructeurs d’accumulateurs dans tout le processus du stockage de l’énergie et donc de la puissance électrique qui va devenir de plus en plus intermittente et aléatoire. Malheureusement pour les adeptes branchés des générations électriques en réseau, il est beaucoup plus onéreux de stocker des gigawatts que de stocker des gigabits, ce qui rend les analogies en vogue entre un réseau internet ou un réseau téléphonique avec un réseau électrique complètement ineptes. TOTAL va pouvoir offrir ses modules solaires couplés à un stockage constitué de batteries en tampon, ce qui rendra l’intégration de l’ensemble dans le réseau local plus aisée.

  14. Tonton mai 9, 2016 à 10:24

    Effectivement l’innovation est du côté des Japonais, restant très discrets sur le sujet.

    D’après ce que j’ai compris de la Gigafactory, Musk veut supprimer les « middlemen » en intégrant le plus d’opérations possibles, si possible en partant des ressources primaires, minières. Je n’en sais pas plus.

    Pour SAFT espérons que cette acquisition se passe pour le mieux mais il évident que Total va vouloir intégrer SunPower et sa nouvelle filière. J’espère aussi que cela donnera des ailes à l’entreprise pour aller grignoter le formidable marché des batteries embarqués dans les voitures.

    Par ailleurs, autre analogie foireuse : SAFT est valorisée à plus d’un milliard de dollars ce qui la range dans la catégorie des fameuses licornes après pratiquement un siècle d’existence, sans comparaison avec des entreprises du net créées depuis quelques mois ou années…

  15. Raymond Bonnaterre mai 9, 2016 à 11:44

    Tonton, il n’y a pas que le marché des batteries embarquées sur véhicule routier, il y a, entre-autres, celui des batteries fixes en secours des réseaux électriques à bout de souffle, domaine où SAFT possèderait des points forts, si j’en crois ses brochures.
    C’est probablement ce domaine qui intéresse TOTAL que je ne vois pas paniquer devant la montée de l’électrification des véhicules routiers.
    Il faut lire les excellentes études d’EXXON sur le sujet.
    http://corporate.exxonmobil.com/en/energy/energy-outlook/introduction/a-view-to-2040

  16. Tonton mai 9, 2016 à 12:27

    Oui j’avais pris connaissances des activités de SAFT, relayées entre autres sur ce blog. Son cœur de métier reste la fourniture de batteries pour des applications très exigeantes ainsi que stockage stationnaire qui s’est développé au cours des années précédentes. Et c’est bien cela qui intéresse Total, nous sommes d’accord.

    Je voulais insister sur le fait que SAFT pourrait devenir fournisseur de batteries pour la mobilité électrique, un marché qui est appelé à se développer formidablement dans les prochaines décennies.

    Il me semble que c’est aussi un objectif de l’entreprise et que les capacités financières de Total pourront l’aider dans cette tâche (SAFT a notamment fournit les batteries pour la voiture haut de gamme de Exagon Motors). Même si cet aspect n’est pas indiqué dans le communiqué de presse.

    http://www.total.com/en/media/news/press-releases/joint-press-release-proposed-acquisition-saft-group-total

    Aujourd’hui il n’y a pas de géant européen de la batterie capable de lutter contre les Japonais, Coréens et Chinois. Il y a un aspect stratégique qu’il ne faut ignorer.

  17. Raymond Bonnaterre mai 10, 2016 à 8:12

    Tesla’s seven-seat P90D is the most powerful and most expensive version of the Model X you can buy; a 90 kWh battery gets 255 miles on a full charge.
    Cela fait tout de même du 21,9 kWh aux cent kilomètres, ce qui n’a rien de spectaculaire. Surtout pour un véhicule à plus de 150 mille dollars…
    http://www.bloomberg.com/news/articles/2016-05-02/tesla-model-x-p90d-review-electric-crossover-suv-video
    Une citadine électrique avec une batterie 6 fois moins imposante (15 kWh) consomme du 15kWh aux cent kilomètre. Mais ce n’est pas le même créneau marketing.

  18. Tonton mai 10, 2016 à 4:05

    Ce modèle haut de gamme pèse près de deux tonnes et demie. On est en effet loin d’un modèle de vertu.

    La contrepartie, ce sont les performances exceptionnelles.

    Je reste quand même sur mon doute initial sur Tesla : la façon dont les voitures vont vieillir dont on aura un retour, par définition, que dans les années à venir. En particulier après la fin des premières garanties de quatre ans. Tesla ayant un monopole sur le SAV et certains éléments devant être obligatoirement remplacés (on pense très fort aux portes Falcon), il sera intéressant de voir sa politique tarifaire… Et plus généralement de constater si ces véhicules bourrés de technologiques combattent correctement les effets du temps.

  19. Raymond Bonnaterre mai 11, 2016 à 3:25

    A plus de 150 mille dollars la bestiole pour ce modèle totalement dingue, je ne vois pas très bien l’impact du coût de maintenance sur l’avenir du produit.
    Nous sommes dans le délire anecdotique du multimillionnaire un peu dingue et branché technologie.
    Il est fort probable que les 90 kWh de batterie resteront dans l’histoire des hérésies techniques.
    L’avenir est réellement ailleurs, dans les mains des constructeurs généralistes (allemands, nippons ou américains) qui vont s’adresser à une clientèle aisée mais forcément plus vaste, nécessaire pour atteindre le break-even du business.
    Ils proposeront, par exemple, des « range extender » embarqués qui permettront de limiter les tailles de batteries et les coûts, tout en assurant l’autonomie du véhicule.
    Ces engins fonctionneront au « SUPER SANS PLOMB » …hi, hi!
    Un exemple:
    http://www.greencarcongress.com/2016/05/20160506-toyotafpeg.html

  20. Tonton mai 11, 2016 à 7:24

    Et encore une batterie encore plus importante serait dans les tuyaux : 100 kWh…

    Bon il faut voir la position de la Model S en Europe et aux Etats-Unis actuellement : elle est en tête des véhicules haut de gamme, devant les Mercedes, BMW et Audi. Le succès est là.

    Audi d’ailleurs travaille à un concurrent de l’X avec une batterie de 95 kWh paraît-il. Porsche va construire une Mission E pour aller concurrencer la S. Et d’autres encore.

    Sur les modèles électriques actuels tous les constructeurs veulent augmenter la taille de la batterie, de la Leaf à l’i3. Si Toyota a marqué les esprits sur ce que devait être une hybride, Tesla fait de même avec les électriques… Et parmi ces nouveaux standards, il y a une grosse batterie pour aller chercher les 300 km.

    Sur les performances on atteint en effet des choses loufoques, comme par exemple dans cette vidéo de drag racing : http://www.dailymotion.com/video/x3zcyb2

    Je suis d’accord sur le reste, c’est ce qui est raisonnable. Mais Tesla montre encore qu’acheter une voiture c’est loin d’être un acte de l’ordre du rationnel. (C’est pourquoi je ne crois pas que l’on va vers un mouvement de déversement de la propriété automobile à la location, de même que les jeunes Américains préféreraient leur portable à la voiture… mythes urbains de notre temps !)

    Je ne doute pas des formidables technologies qui vont bouleverser les moteurs thermiques dans les prochaines décennies (Mazda a, par exemple, comme objectif de produire la prochaine Mazda 2 avec des émissions de CO2 inférieure à son équivalent électrique, qu’ils développent aussi, en se basant sur un mix électrique japonais pré-Fukushima) à la croisée des chemins entre révolution industrielle centenaire et quatrième révolution numérique, mais il y aura une place certaine pour les voitures électriques parmi les, prochainement, 100 millions de véhicules vendus par an.

  21. Raymond Bonnaterre mai 12, 2016 à 8:24

    Deux remarques:

    100 kWh de batterie Li-Ion peuvent faire très mal en cas d’accident, même anodin, si les accumulateurs se mettent en combustion spontanée. Ce serait une mauvaise pub pour le produit.
    J’ai dans ce papier imaginé des productions d’EV à hauteur de 1,5 millions d’exemplaires par an, soit environ 1,5% des productions globales de véhicules routiers. Nous n’y sommes pas encore et cela ne bouleversera pas le monde. Surtout pas celui des consommations de carburants liquides qui vont progresser avec la croissance du parc mondial de véhicules (+3,5% par an) et celle, inexorable, des transports.

  22. Raymond Bonnaterre juin 6, 2016 à 4:00

    De la primauté des fournitures asiatiques d’accumulateurs électriques aux grands (actuels) de la voiture électrique:
    http://asia.nikkei.com/Business/AC/Tesla-may-be-adding-Samsung-as-battery-supplier

  23. Tonton juin 9, 2016 à 9:53

    Panasonic continuera à fournir Tesla pour la Model 3 mais Samsung sera un fournisseur pour le stationnaire.

    https://twitter.com/elonmusk/status/740383850820296707

    https://twitter.com/elonmusk/status/740540471081062401

  24. Raymond Bonnaterre juin 14, 2016 à 5:30

    La diversification des fournisseurs industriels n’est pas un sujet dont on débat sur internet, surtout lorsque le Groupe Tesla est en train d’opérer un vaste transfert de technologie du Japon vers les Etats-Unis avec Panasonic et ses sous-traitants.
    Mais il faut savoir que plusieurs fabricants d’accumulateurs sauraient produire le nouveau format cylindrique 20700 qui présente un volume accru de 30% par rapport à celui du traditionnel 18650 et cela, les membres du cluster Panasonic le savent.
    Parler de Samsung doit les motiver à surmonter leurs réticences éventuelles au transfert de leur know how vers les USA, contrée hostile et inamicale pour eux et leurs ancêtres émigrés.
    Une large part de la valeur ajoutée du business des véhicules Tesla, subventions américaines comprises bien-sûr, est reversé au cluster du fournisseur d’accumulateurs.

  25. Tonton juin 14, 2016 à 6:36

    Oui d’après quelques indices ici et là Tesla veut intégrer l’ensemble des processus de fabrications de ses batteries dans une seule usine, avant d’en construire d’autres, une au Japon a été évoqué par le grand timonier Musk.

    C’est une compétition qui s’organise et c’est au final assez sain je trouve, cela va rendre aussi les coûts réels de production des batteries plus transparents car au jour d’aujourd’hui cela reste assez obscur. La batterie devient une commodité…

    Une dernière chose : c’est la victoire des batteries au Lithium-ion et cela va peut-être empêcher le développement industriel d’autres solutions technologiques encore à l’état de prototype dans les laboratoires…

  26. RB juin 15, 2016 à 9:37

    Tonton, ne croyez pas trop aux miracles industriels. Une filière d’accumulateurs Li-Ion demande de colossaux investissements industriels pour savoir produire, au sein d’un large cluster, les nombreux composants qui entrent dans la nomenclature complexe (solvants, sels, matières électrochimiquement actives, liants, supports conducteurs, séparateur, boîtier, couvercle, etc.) de ces produits sophistiqués. Mais aussi, il est nécessaire d’investir pour produire les électrodes, les spiraler, assembler le tout et tester électriquement les accumulateurs.
    Tout ceci implique, pour amortir les capitaux investis, un prix de vente élevé des accumulateurs unitaires. Ce prix semble être aujourd’hui, pour de gros volumes, autour des 200 dollars le kWh.(soit environ 2 dollars le 18650)
    http://www.greentechmedia.com/articles/read/How-Soon-Can-Tesla-Get-Battery-Cell-Cost-Below-100-per-Kilowatt-Hour
    Il sera, un jour, deux ou trois fois moins élevé mais il est peu probable qu’il sera un jour divisé par 10 ou par 100. Nous ne sommes pas dans le composant électronique ni dans la cellule photovoltaïque chinoise au silicium.
    La probabilité de pouvoir installer des milliers de TWh de batteries en tampon pour supporter l’intermittence du photovoltaïque, audacieusement imaginée par certains, me semble bien faible dans cette technologie.
    Il faudrait aller vers des technologies beaucoup plus rustiques, dans des accus de plus forte énergie. Je pense, pour les batteries fixes, à un produit de type Sodium-Soufre de grande fiabilité par exemple, qui reste encore à définir.

  27. Cillian août 21, 2016 à 11:39

    Si tout le 1 milliard de voitures du monde étaient des tesla S70D, leur batterie demanderaient 5.45 millions de tonnes de lithium, sur les 33 connus. Sans prendre en comte les possibles batteries lithium air qui diviserait par 5 la quantité de lithium nécessaire.

  28. Raymond Bonnaterre août 22, 2016 à 7:06

    Hypothèse bien peu probable et qui oublie, quelle que soit la batterie, qu’il faut toujours un Faraday (96500 coulombs ou 26,8 Ah) pour oxyder un atome-gramme de Lithium. Seule la tension aux bornes fait la différence énergétique.
    Je pronostiquerais plutôt la disparition de la marque Tesla, trop énergivore, sous les coups des grands constructeurs de véhicules.

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