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Un marché de 47$ millard pour les VÉ

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IDTechEx prévoit plus de 28 matériaux utilisés dans la construction de groupes motopropulseurs pour véhicules électriques, chacun ayant des parts de marché variables. Une augmentation rapide de la demande est observée sur plusieurs marchés de matériaux après une légère baisse en 2020 en raison des implications du COVID-19 pour le marché automobile. CRÉDIT : La recherche IDTechEx "Materials for Electric Vehicles 2020-2030".

Les batteries et les moteurs de traction des véhicules électriques (VE) sont très différents des composantes du groupe motopropulseur des véhicules à moteur à combustion interne qu’ils remplacent. Il y aura une demande beaucoup plus importante pour plusieurs marchés de matériaux qui, autrement, ne connaîtraient qu’une croissance modeste.

Par exemple, alors que le moteur à combustion et la transmission dépendent fortement des alliages d’aluminium et d’acier, les batteries Li-ion nécessitent également beaucoup de nickel, de cobalt, d’aluminium, de lithium, de cuivre, de matériaux d’isolation, d’interface thermique et bien plus encore au niveau des cellules et des blocs.

Le nouveau rapport de l’IDTechEx, « Materials for Electric Vehicles 2020-2030 », identifie et analyse les tendances en matière de matériaux au niveau des cellules et des boîtiers de batteries des véhicules électriques, ainsi que les matériaux des moteurs de traction électriques, afin de déterminer la demande globale de matériaux pour la construction et les améliorations futures de ces composants. Pour chacun, une ventilation granulaire est utilisée pour prévoir chaque matériau nécessaire et sa valeur marchande au cours des dix prochaines années.

Matériaux des cellules de batterie

Plusieurs des matières premières utilisées dans les composants des véhicules électriques ont des pratiques minières douteuses ou des chaînes d’approvisionnement volatiles, ce qui a conduit les équipementiers à modifier leur façon de fabriquer les batteries et les moteurs. Un matériau de cathode couramment utilisé, le cobalt, a des pratiques minières douteuses. Il s’agit également d’un matériel très cher, dont l’approvisionnement et l’extraction sont limités à une grande majorité en Chine et en République démocratique du Congo. En conséquence, les équipementiers tendent à utiliser des cathodes à plus forte teneur en nickel, comme le NMC 622 et même le NMC 811, dans certains nouveaux véhicules.

Une autre tendance importante est l’élimination progressive des cathodes LFP. Jusqu’en 2018, le marché chinois des voitures électriques utilisait principalement des cathodes LFP. La transition s’est faite de telle sorte qu’en 2019, seulement 3 % des nouvelles voitures utilisaient des cathodes à faible émission de lumière. Cependant, l’introduction du modèle Tesla 3 en Chine utilisant des cathodes à faible émission de lumière pourrait renverser cette tendance. Malgré la réduction de la part de marché de matériaux tels que le cobalt, le marché des véhicules électriques, en rapide expansion, va faire augmenter considérablement la demande de cobalt et de nombreux autres matériaux au cours des dix prochaines années.

Matériaux pour les batteries

La densité énergétique des cellules augmente, mais la densité énergétique des paquets augmente. Les fabricants améliorant la conception des batteries, la masse des matériaux utilisés autour des cellules est progressivement réduite, ce qui permet d’utiliser un bloc-batterie plus léger ou plusieurs cellules pour une même masse. Le choix des matériaux pour les boîtiers a une grande influence sur ce phénomène – les équipementiers sont plus intéressés par l’utilisation de matériaux composites. La stratégie de gestion thermique a également un impact important. Cela comprend le choix de variantes de refroidissement actif ou passif, de matériaux d’interface thermique, de prévention de l’emballement thermique et de matériaux ignifuges. Avec une plus grande densité énergétique et la demande des consommateurs pour une recharge rapide, une gestion thermique plus efficace est nécessaire dans un ensemble plus petit et plus léger. Cela pourrait entraîner une diminution du nombre de matériaux pour les batteries par véhicule, mais il est probable que cette diminution soit éclipsée par l’augmentation totale du marché des VE.

Matériaux des moteurs électriques

Outre les batteries, la demande de moteurs de traction électriques augmentera rapidement au cours des dix prochaines années, non seulement en raison des ventes globales de véhicules, mais aussi de l’augmentation du nombre de véhicules utilisant plus d’un moteur, en particulier les voitures de luxe et les véhicules utilitaires lourds. Essentiellement pour les matériaux, la majorité du marché des VE utilise des moteurs avec des rotors à aimants permanents. Ces matériaux contiennent généralement plusieurs terres rares telles que le néodyme et le dysprosium, qui ont tous deux une chaîne d’approvisionnement très limitée géographiquement et un historique de prix volatil. Bien qu’ils soient présents en quantité relativement faible dans le moteur, ils peuvent représenter une part très importante du coût du moteur. Nous voyons certains fabricants comme Renault utiliser des moteurs sans aimants, tandis que Tesla est passé à un moteur à aimants pour les améliorations potentielles de l’efficacité qui peuvent augmenter l’autonomie et réduire ainsi les exigences pour d’autres matériaux critiques de la batterie.

Une autre question clé est celle du recyclage. Souvent négligée au stade du développement, lorsqu’un moteur/véhicule arrive en fin de vie, est-il facile de retirer les matériaux critiques et coûteux utilisés dans les aimants ou les bobinages ? La plupart des conceptions actuelles ne tiennent pas compte de cette question et, bien que certains fabricants se tournent vers des moteurs dont les matières premières sont moins chères ou plus faciles à recycler, la grande majorité d’entre eux se concentrent sur des améliorations progressives de l’efficacité des conceptions actuelles.

Pour plus d’informations sur ce rapport, cliquez ici et ici.

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