Construire de meilleures batteries : Partie 1

Les projets de batteries commencent par une promesse— faisant miroiter des résultats prévisibles. Pourtant, la grande majorité de ces projets connaissent des retards ou des dépassements de coûts, certains étant confrontés à des taux de rebuts qui dépassent 20 % de la production. Au cours des 5 dernières années, des investissements de milliards de dollars se sont transformés en paris fragiles, et tant les investisseurs que les fabricants veulent savoir pourquoi.

 

Pourquoi les projets de batteries échouent-ils—et que pouvons-nous faire pour y remédier? Découvrez les causes profondes et la voie à suivre dans la partie 1 de la série de vidéos Construire de meilleures batteries.

 

L’évolution des projets de matériaux et d’éléments de batteries s’est, jusqu’à présent, produite par vagues. La première vague a vu l’Asie développer sa capacité de fabrication de batteries. La deuxième vague comprenait le transfert initial de cette technologie en Europe et en Amérique du Nord, où les projets ont connu des échecs en raison de dépassements de coûts et de retards.

Ces vagues sont caractérisées par l’invention et l’utilisation industrielle, la recherche et les percées précoces, l’expansion industrielle et l’innovation, ainsi que l’intégration et la circularité.

Bien que ces tendances brossent un tableau convaincant, la véritable valeur réside dans les raffinements qu’ont apportés deux types de concepteurs de projets de batteries : 1) ceux qui comptent sur des procédés dont l’efficacité est éprouvée en Asie, et qui tentent de transférer la technologie en Europe et en Amérique; et 2) les nouveaux venus, qui arrivent avec des solutions technologiques et chimiques novatrices dans les marchés émergents.

Surfer sur la vague

Après 5 ans de résultats décevants pour les constructeurs et les investisseurs, l’incidence des tarifs douaniers sur la confiance des entreprises et les coûts des projets a suscité encore plus d’hésitation chez les investisseurs. Les experts de l’industrie dépendent de résultats prévisibles, mais l’instabilité des politiques publiques et l’incapacité de calculer avec précision l’effet des tarifs sur l’inflation poussent les investisseurs et les constructeurs à mettre les freins.

Toutefois, une troisième vague d’investissements verra le jour, et ceux qui réussiront seront ceux qui auront su mener leurs projets avec confiance et une planification intelligente.

“La présente période de bouleversements n’est que temporaire. Les circonstances risquent fort de s’améliorer, ce qui entraînera un renouvellement des investissements.”

Les technologies de batteries sont maintenant au cœur de la transition énergétique et jouent un rôle critique dans le transport électrifié, la résilience des réseaux et la décarbonisation. Pour les entreprises qui construisent les chaînes d’approvisionnement en matériaux, opèrent une mise à l’échelle de la production d’éléments de batteries, ou qui ferment la boucle grâce au recyclage, le mandat est clair : nous devons veiller simultanément à la performance, à la mise à l’échelle et à la durabilité.

L’adoption mondiale des véhicules électriques continue de croître et les ventes annuelles dans les marchés occidentaux devraient, selon des estimations prudentes, doubler d’ici 5 ans, tandis que le stockage à l’échelle du réseau émerge simultanément comme un élément tampon crucial pour les énergies renouvelables. Cette demande jumelée entraîne des investissements sans précédent dans la capacité de fabrication d’éléments et les chaînes d’approvisionnement en matériaux. Pour les producteurs de matériaux et d’éléments, il s’agit d’augmenter la capacité tout en améliorant la densité énergétique, le cycle de vie et la sécurité des batteries, sans sacrifier la compétitivité des coûts.

En parallèle, la régionalisation devient un impératif stratégique et, pour les fabricants comme pour les recycleurs, la résilience est maintenant aussi importante que la mise à l’échelle. Les tensions géopolitiques, de même que les perturbations de l’ère pandémique ont mis en évidence la vulnérabilité des chaînes d’approvisionnement mondiales, ce qui a favorisé l’essor d’écosystèmes de batteries régionalisés, particulièrement en Amérique du Nord et en Europe. Cela inclut des investissements dans les minéraux critiques nationaux, les matériaux précurseurs et la production de cathodes et d’anodes.

Les compositions chimiques NMC (nickel, manganèse et cobalt) restent dominantes dans les applications de haute performance, tandis que le LFP (lithium, fer, phosphate) a connu une résurgence grâce à ses avantages en matière de coûts et de sécurité. Les compositions chimiques de lithium-ion, d’anodes de lithium métallique et de lithium-soufre passent maintenant des laboratoires aux phases pilotes. Les plateformes à semi-conducteurs continuent également de capter l’attention de l’industrie en raison de leurs avantages en matière de sécurité, mais leur performance en matière de durabilité doit encore être prouvée.

Nous devons nous assurer de bien faire les choses afin d’éviter de mettre en péril la possibilité d’établir une solide industrie de fabrication de batteries au lithium-ion en Occident.

Profiter de l’élan vers une stratégie intégrative

Nous avons cerné les défis récurrents qui peuvent miner l’analyse de rentabilité de projets d’envergure et, dans certains cas, mener à un échec complet :

• Précipiter l’échéancier au détriment de la diligence raisonnable. Dans l’empressement à respecter l’échéancier, il arrive souvent que des étapes essentielles soient négligées, particulièrement lorsqu’il s’agit de technologies naissantes qui ne sont pas encore commercialisées. Ignorer le travail de fond peut générer des risques importants en aval.
• Sous-estimer la complexité du projet. Ces projets de construction ne sont pas simples; il s’agit de systèmes intégrés de grande envergure et de grande portée.’ La simplification excessive des efforts (p. ex., “ce n’est qu’un bâtiment”) entraîne des lacunes dans la planification et l’affectation des ressources. Le succès exige une compréhension approfondie du fonctionnement harmonieux de toutes les composantes.
• Planification insuffisante et manque de contrôle. En l’absence d’une planification adéquate – ce à quoi peuvent s’ajouter les changements de conception en cours pour améliorer la performance –, les projets peuvent rapidement partir en vrille. Il en résulte des dépassements de coûts, des retards dans l’échéancier et une perte de contrôle. Souvent, devant des coûts irrécupérables et pour respecter l’engagement envers leurs partenaires de projet, les clients se sentent obligés de garder le cap en espérant que le projet sera éventuellement terminé et opérationnel.
• Préparation inadéquate aux activités. Dans certains cas, des usines ont été reproduites à partir de conceptions internationales (p. ex., un copier-coller de l’Asie aux États-Unis) sans adaptation suffisante. Ces installations ont eu de la difficulté pendant des années à atteindre une production stable, sans parler de la rentabilité. La préparation opérationnelle ne se limite pas à l’installation d’équipement; elle nécessite des opérateurs bien formés, des systèmes efficaces et une infrastructure de soutien solide.

Quelle est la suite?

Au cours des derniers mois, les ventes de véhicules électriques (VE) ont connu un ralentissement. Bon nombre des usines de lithium-ion qui ont été construites ne fonctionnent pas à plein rendement en raison d’une demande insuffisante.

Le principal problème est le coût des VE et leur abordabilité. Nous reconnaissons ces défis, mais nous croyons aussi que nous traversons une période de bouleversements et que les circonstances s’amélioreront fort probablement, ce qui donnera lieu à un regain des investissements.

En fait, cette pause peut avoir un bon côté : elle présente une occasion d’améliorer nos stratégies en prévision de la prochaine vague de demande.

Cette vague ne sera pas dirigée par les entreprises qui se développent le plus rapidement, mais par celles qui se développent intelligemment. Les composantes que sont le développement des matériaux, l’exécution de projets d’éléments et l’intégration du recyclage doivent être considérées dans leur ensemble, allant de la mine au module, du laboratoire au cycle de vie.

 

La série Construire de meilleures batteries présente une étude de marché portant sur les échecs récents de projets de matériaux et d’éléments de batteries. Elle offre des solutions s’appuyant sur diverses réussites d’entreprise.