Lithium

Ce travail est indépendant, reflète les opinions des auteurs et n'a été commandé par aucune entreprise, gouvernement ou autre institution.

La demande mondiale de batteries augmente, largement motivée par l'impératif de réduire le changement climatique grâce à l'électrification de la mobilité et à la transition énergétique au sens large. Tout comme les analystes ont tendance à sous-estimer la quantité d'énergie produite à partir de sources renouvelables, les prévisions de demande de batteries sous-estiment généralement la taille du marché et sont régulièrement corrigées à la hausse. Dans une publication antérieure, un rapport conjoint de 2019 de McKinsey et de la Global Battery Alliance (GBA) et de Systemiq, A vision for a sustainable battery value chain in 2030, nous prévoyions une taille de marché de 2,6 TWh et une croissance annuelle de 25 % d'ici 2030. 2022 à 2030, où il atteindrait une valeur de plus de 400 milliards de dollars et une taille de marché de 4,7 TWh.1Ces estimations sont basées sur des données récentes pour les batteries Li-ion pour la mobilité électrique, les systèmes de stockage électrique à batterie (BESS) et les biens de consommation.

Cet article est un effort collaboratif de McKinsey en coopération avec la Global Battery Alliance et ses membres. Les auteurs incluent Jakob Fleischmann, Mikael Hanicke, Evan Horetsky, Dina Ibrahim, Sören Jautelat, Martin Linder, Patrick Schaufuss, Lukas Torscht et Alexandre van de Rijt.

Bien que la croissance des batteries apportera de multiples avantages environnementaux et sociaux, de nombreux défis nous attendent. Pour éviter les pénuries, les fabricants de batteries doivent garantir un approvisionnement régulier en matières premières et en équipements. Ils doivent également canaliser leurs investissements vers les bons domaines et exécuter efficacement une industrialisation à grande échelle. Et plutôt que de se contenter de faire du greenwashing – en faisant des efforts timides pour paraître respectueux de l'environnement – ​​les entreprises doivent s'engager dans une décarbonisation étendue et une véritable durabilité.

Face à ces impératifs, les fabricants de batteries devraient jouer l'attaque, et non la défense, lorsqu'il s'agit d'initiatives vertes. Cet article décrit comment l'industrie peut devenir durable, circulaire et résiliente tout au long de la chaîne de valeur grâce à une combinaison d'actions collaboratives, de processus et de réglementations normalisés et d'une plus grande transparence des données. En mettant l'accent sur la durabilité, les principaux acteurs de la batterie se différencieront de la concurrence et généreront de la valeur tout en protégeant l'environnement. Les stratégies et les objectifs présentés ici sont alignés à la fois sur la vision de la chaîne d'approvisionnement des batteries de McKinsey et sur les principes de la GBA.

La demande mondiale de batteries Li-ion devrait monter en flèche au cours de la prochaine décennie, le nombre de GWh requis passant d'environ 700 GWh en 2022 à environ 4,7 TWh d'ici 2030 (Figure 1). Les batteries pour les applications de mobilité, telles que les véhicules électriques (VE), représenteront l'essentiel de la demande en 2030, soit environ 4 300 GWh ; une tendance sans surprise vu que la mobilité se développe rapidement. Ceci est largement motivé par trois moteurs principaux :

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) auront un TCAC de 30 %, et les GWh nécessaires pour alimenter ces applications en 2030 seront comparables aux GWh nécessaires pour toutes les applications aujourd'hui.

La Chine pourrait représenter 45 % de la demande totale de Li-ion en 2025 et 40 % en 2030 – la plupart des segments de la chaîne de batteries sont déjà matures dans ce pays. Néanmoins, la croissance devrait être la plus élevée à l'échelle mondiale dans l'UE et aux États-Unis, tirée par les récents changements réglementaires, ainsi que par une tendance générale à la localisation des chaînes d'approvisionnement. Au total, au moins 120 à 150 nouvelles usines de batteries devront être construites d'ici 2030 dans le monde.

Conformément à la demande croissante de batteries Li-ion dans tous les secteurs, nous prévoyons que les revenus tout au long de la chaîne de valeur seront multipliés par 5, passant d'environ 85 milliards de dollars en 2022 à plus de 400 milliards de dollars en 2030 (figure 2). Les matériaux actifs et la fabrication de cellules peuvent avoir les plus grands bassins de revenus. L'exploitation minière n'est pas la seule option pour s'approvisionner en matériaux de batterie, car le recyclage est également une option. Bien que le segment du recyclage devrait être relativement petit en 2030, il devrait plus que tripler au cours de la décennie suivante, lorsque davantage de batteries atteindront leur fin de vie.

Les entreprises de l'UE et des États-Unis font partie de celles qui ont annoncé des plans pour de nouveaux projets d'exploitation minière, de raffinage et de production de cellules pour aider à répondre à la demande, comme la création ou l'expansion d'usines de batteries. De nombreuses entreprises européennes et américaines explorent également de nouveaux modèles commerciaux pour le segment du recyclage. Ensemble, ces activités pourraient aider à localiser les chaînes d'approvisionnement des batteries.

La chaîne de valeur mondiale des batteries, comme d'autres au sein de la fabrication industrielle, est confrontée à d'importants défis environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) (Figure 3). En collaboration avec des membres du GBA représentant l'ensemble de la chaîne de valeur des batteries, McKinsey a identifié 21 risques selon les dimensions ESG :

Voici ce que certains leaders et experts de l'industrie des batteries ont à dire sur la durabilité :

"Notre rapport Battery 2030, produit par McKinsey en collaboration avec la Global Battery Alliance, révèle l'ampleur réelle de la demande mondiale de batteries - et la nécessité d'une transparence et d'une durabilité bien supérieures sur l'ensemble de la chaîne de valeur. La chaîne de valeur des batteries lithium-ion devrait croître de plus de 30 % par an entre 2022 et 2030, conformément à l'adoption rapide des véhicules électriques et d'autres technologies d'énergie propre. En fait, cela doit avoir lieu avec les considérations ESG au premier plan. Il est temps de passer à une chaîne de valeur plus circulaire, durable et juste qui protège la biodiversité et les ressources de notre planète et garantit que les droits de l'homme sont respectés à l'échelle mondiale. Nous pouvons réaliser l'avenir durable que nous souhaitons tous, mais seulement si nous y travaillons ensemble. "— Benedikt Sobotka, PDG, Eurasian Resources Group

"La transformation vers la mobilité électrique à batterie est un défi gigantesque pour les structures industrielles et les travailleurs. L'impact social dépendra de l'application d'un concept de transition juste : investissement dans les compétences, création d'emplois nouveaux et décents, dialogue social/négociation collective et un modèle de création de valeur plus équilibré entre le Nord et le Sud."— Atle Høie, Secrétaire général d'IndustriALL

« Umicore est un fier membre fondateur de la Global Battery Alliance et un fervent partisan de son projet Battery Passport, car ils s'alignent sur notre ambition de déployer une chaîne d'approvisionnement de batteries décarbonée et responsable. L'accélération des ventes de véhicules électriques ira de pair avec une croissance sans précédent de la production de batteries rechargeables issues, fabriquées, utilisées et recyclées de manière durable. d'Umicore

"Lorsque nous avons publié notre première vision GBA pour les batteries durables 2030, avec McKinsey en 2019, nous avons compris et exposé le changement radical de la demande de batteries, de minéraux critiques et de garanties de pratiques durables et éthiques qui seraient nécessaires. Ce que nous n'avions pas prévu, c'est comment l'ampleur et l'urgence de cette demande augmenteraient si rapidement et à un rythme rarement vu dans l'histoire. Ce rapport mis à jour apporte de nouvelles données essentielles et opportunes pour éclairer les actions nécessaires à l'avenir. sous le nom de Global Battery Alliance, et l'importance d'une action collaborative et multipartite n'a jamais été aussi pertinente ou nécessaire."— Gillian Davidson, conseillère en développement durable, Eurasian Resources Group, présidente du conseil d'administration de GBA

« Les membres de la Global Battery Alliance se sont engagés à mettre en place des chaînes de valeur de batteries durables, circulaires et responsables d'ici 2030. Les résultats de l'analyse McKinsey soulignent à la fois la pertinence continue et soulignent le sentiment d'urgence avec lequel nous devons réaliser cette vision. Le passeport de batterie GBA est un outil clé pour améliorer la transparence dans les chaînes de valeur des batteries et améliorer les impacts sur la durabilité, y compris la réduction progressive des émissions de gaz à effet de serre dans les chaînes de valeur des batteries. »— Inga Petersen, directrice exécutive, Global Battery Alliance

"Il y a trois ans, McKinsey a soutenu GBA et a démontré l'importance d'une chaîne de valeur de batterie transparente précompétitive pour conduire la transformation énergétique, le rapport mis à jour d'aujourd'hui amplifie non seulement l'importance mais aussi l'ampleur et l'urgence."— Guy Éthier, ancien président du conseil d'administration, Global Battery Alliance

Pour mener nos activités de manière socialement et écologiquement responsable, il est crucial que les parties prenantes de la chaîne de valeur des batteries prennent en compte et traitent ces risques ESG. (Voir l'encadré, "Perspectives de l'industrie sur la durabilité" pour plus d'informations sur les priorités). Le succès dépendra probablement du déploiement de ressources suffisantes ainsi que d'une plus grande transparence et de meilleures mesures d'atténuation - des réglementations et une planification précoce pourraient aider à garantir que les entreprises atténuent les risques tout au long de la chaîne de valeur. De plus, la conformité et les risques d'entreprise devront inclure les questions ESG dans leurs pratiques et processus de gestion des risques opérationnels pour les aborder de manière globale. Cependant, de nombreuses entreprises considèrent encore la maîtrise de l'ESG comme un coût et une charge. Nous croyons fermement qu'ils doivent relever ce défi et le considérer comme l'une des plus grandes opportunités commerciales du siècle. Il est temps d'arrêter de jouer en défense et de commencer à jouer en attaque.

Outre les défis ESG très médiatisés, les membres de la GBA ont souligné que la chaîne de valeur des batteries se heurte à d'énormes obstacles économiques (Figure 4). Les pics de prix historiques et l'extrême volatilité, ainsi que l'évolution rapide des réglementations nationales, peuvent affecter massivement la viabilité économique des projets. Les prix plus élevés des batteries rendent également certaines applications vertes beaucoup moins attrayantes qu'elles ne l'étaient auparavant, ce qui pourrait retarder les tentatives indispensables d'accélération de la décarbonation. Bien que la viabilité économique soit la question la plus urgente pour les dirigeants, un défi plus complexe concerne l'industrialisation et la mise à l'échelle historique de l'industrie des batteries.

Les pénuries d'équipements de fabrication, de matériaux de construction et de main-d'œuvre qualifiée nécessaires pour accélérer la production sont quelques-unes des raisons pour lesquelles de nombreuses usines de cellules de batterie connaissent des retards importants. L'intégration verticale de la chaîne d'approvisionnement et les contrats à long terme, ainsi qu'une plus grande collaboration, pourraient atténuer certains de ces problèmes. De plus, un dialogue ouvert et une éducation avec les communautés locales et les parties prenantes sont probablement essentiels pour parvenir à une acceptation et un soutien plus larges de l'industrie des batteries.

Le secteur des métaux et des mines fournira les matières premières de haute qualité nécessaires à la transition vers des sources d'énergie plus vertes, y compris les batteries. Si les entreprises peuvent fournir des matériaux durables (ceux à faible empreinte carbone), elles pourraient bénéficier d'une prime verte, car la demande augmente pour de tels produits. Cependant, il peut être difficile de fournir des matériaux durables dans les quantités nécessaires pour répondre à la demande.

Les producteurs et les acheteurs pourraient atténuer les pénuries potentielles de matières premières en redéfinissant leurs stratégies et leurs opérations pour qu'elles soient économiques, transparentes, durables et circulaires. Par exemple, les producteurs doivent construire ou recréer un programme de croissance basé sur la viabilité économique pour assurer l'exécution. En outre, ils doivent s'efforcer d'innover en permanence en matière de productivité et de décarbonisation des opérations tout en poursuivant simultanément divers partenariats qui les intégreront dans les chaînes d'approvisionnement en aval. Les acheteurs, quant à eux, doivent adapter les plans de déploiement technologique, par exemple en augmentant la flexibilité concernant les technologies de batterie et les exigences en matières premières, et accélérer l'innovation en matière de conception de produits et d'utilisation des matériaux. Ils doivent également envoyer des signaux clairs sur la demande à long terme. réduire les incertitudes quant à la taille du marché qui dissuadent souvent les producteurs d'entreprendre des projets d'extraction et de raffinage de plusieurs milliards de dollars, qui ont souvent une durée de vie de 20 à 30 ans.

Les acheteurs doivent viser l'excellence en matière d'approvisionnement stratégique vert en identifiant les mines et les raffineries potentielles dans différentes zones géographiques, puis en évaluant leur volume, leur qualité et leur impact environnemental (en tenant compte non seulement des gaz à effet de serre mais de toutes les frontières planétaires). Il sera également important d'évaluer les risques sociétaux liés à la garantie d'un approvisionnement adéquat. Enfin, l'ensemble de la chaîne de valeur doit intensifier son jeu en permettant une véritable circularité avec des boucles serrées comme la prolongation de la durée de vie, plutôt que la seule boucle large du recyclage.

Cet article et les données et analyses sous-jacentes peuvent aider à promouvoir une meilleure planification par les parties prenantes concernées dans les secteurs privé et public, ainsi que par les investisseurs. Ces parties prenantes ont besoin d'une base factuelle fiable et d'une transparence sur les déséquilibres de la demande et de l'offre de matières premières pour réduire les risques de leurs investissements.

Les batteries nécessitent un mélange de matières premières et diverses pressions rendent actuellement difficile l'approvisionnement adéquat. L'équipe MineSpans de McKinsey, qui suit rigoureusement les projets mondiaux de capacité d'extraction et de raffinage, a créé plusieurs scénarios futurs basés sur les informations disponibles. Le scénario de référence pour la disponibilité des matières premières en 2030 prend en compte à la fois la capacité existante et les nouvelles sources en cours de développement qui seront probablement disponibles bientôt. Le scénario de plein potentiel de l'équipe tient compte de l'impact des projets de pipeline qui en sont encore aux premiers stades de développement, ainsi que de l'effet de l'innovation technologique et de l'ajout potentiel de nouvelles capacités d'extraction et de raffinage.

Alors que certains matériaux de batterie seront en pénurie, d'autres connaîtront probablement une offre excédentaire, ce qui rendra la planification plus difficile. Les facteurs de succès pour assurer un approvisionnement mondial suffisant comprennent l'obtention d'une plus grande transparence sur l'absorption de l'offre et de la demande, l'identification proactive du besoin de nouvelles capacités d'extraction et de raffinage pour éviter les goulots d'étranglement, la canalisation des investissements vers de nouvelles capacités et l'amélioration des rendements des investissements et de la gestion des risques.

Près de 60 % du lithium actuel est extrait pour des applications liées aux batteries, un chiffre qui pourrait atteindre 95 % d'ici 2030 (Figure 5). Les réserves de lithium sont bien réparties et théoriquement suffisantes pour couvrir la demande de batteries, mais les gisements à haute teneur sont principalement limités à l'Argentine, l'Australie, le Chili et la Chine. Avec les changements technologiques vers des batteries plus lourdes au lithium, l'extraction du lithium devra augmenter de manière significative. Pour répondre à la demande de lithium en 2030, les parties prenantes devront s'efforcer d'atteindre le scénario du plein potentiel, qui tient compte de l'impact de presque tous les projets actuellement annoncés dans le pipeline et nécessitera d'importants investissements supplémentaires dans des projets miniers. Le scénario de plein potentiel implique également de mettre davantage l'accent sur les choix technologiques de produits intelligents, tels que l'utilisation d'anodes en silicium au lieu du Li-métal.

Les réserves de nickel sont dispersées dans divers pays, dont l'Australie, le Canada, l'Indonésie et la Russie (figure 6). Dans notre scénario de base, il n'y aurait qu'une petite pénurie de nickel en 2030 en raison de la transition récente vers davantage de produits chimiques au phosphate de fer et de lithium (LFP) et des plans d'augmentation de la capacité d'extraction. Bien que le scénario plein potentiel de McKinsey prévoit une offre excédentaire importante de nickel si les parties prenantes réalisent leur potentiel d'extraction et de raffinage prévu, les entreprises pourraient encore avoir des difficultés à acquérir des quantités suffisantes en raison des exigences de qualité (par exemple, le besoin de nickel de classe 1 plutôt que de classe 2 sous forme de ferroalliages) et de la répartition géographique limitée des mines. Quelle que soit l'évolution de l'offre, l'industrie devra se poser une question cruciale : comment trouver du nickel durable pour les batteries ? Pour répondre à cette question, les entreprises doivent tenir compte des différences d'intensité de CO2 entre les actifs.

Environ 75 % du cobalt extrait aujourd'hui provient de la République démocratique du Congo (RDC), principalement en tant que sous-produit de la production de cuivre (Figure 7). Le reste est en grande partie un sous-produit de la production de nickel. La part du cobalt dans les batteries devrait diminuer tandis que l'offre devrait augmenter, tirée par la croissance de l'extraction du cuivre en RDC et de l'extraction du nickel, principalement en Asie du Sud-Est. Bien que des pénuries de cobalt soient peu probables, la volatilité de l'offre et des prix peut persister car il est généralement obtenu en tant que sous-produit.

L'offre de manganèse devrait rester stable jusqu'en 2030 puisqu'aucune annonce de capacité supplémentaire n'est prévue (Figure 8). La demande de manganèse augmentera probablement légèrement et, par conséquent, notre scénario de base estime une légère pénurie d'approvisionnement. L'industrie doit être consciente qu'une certaine incertitude entoure les projections de la demande de manganèse, car les produits chimiques cathodiques au phosphate de fer et de manganèse au lithium (LMFP) pourraient potentiellement gagner des parts de marché plus élevées, en particulier dans le segment des véhicules utilitaires.

Les véhicules électriques à batterie (BEV) sont souvent critiqués pour leur empreinte de gaz à effet de serre tout au long de leur cycle de vie. Cependant, bien que les résultats varient considérablement en fonction de facteurs tels que le kilométrage, la production et les émissions du réseau électrique, nos modèles indiquent clairement que les BEV sont l'option de décarbonation la plus efficace pour les voitures particulières.

Nos calculs montrent que les émissions totales sont beaucoup plus faibles aujourd'hui pour les BEV que pour les véhicules à moteur à combustion interne (ICE), car les BEV émettent moins d'émissions pendant la phase d'utilisation (le temps que les véhicules sont sur la route) (Figure 9). Dans le pire des cas, sans électricité à faible émission de carbone, les émissions totales du cycle de vie des VEB sont environ 50 % inférieures en Europe et 72 % inférieures aux États-Unis par rapport aux véhicules ICE. Une fois rechargés avec de l'électricité à faible émission de carbone pendant la phase d'utilisation, les BEV atteignent des empreintes carbone sur le cycle de vie encore meilleures que les véhicules ICE, avec environ 77 % d'émissions en moins en Europe et 88 % en moins aux États-Unis. Bien que les BEV soient supérieurs en termes d'émissions tout au long de leur cycle de vie, leurs émissions de matériaux et de fabrication par véhicule sont le double de celles des véhicules ICE. Ces émissions de gaz à effet de serre avant la phase d'utilisation sont responsables de 40 à 95 % des émissions totales du cycle de vie des VEB, selon l'électricité du réseau utilisée pour la recharge. La décarbonisation de la production, principalement pour les batteries, l'aluminium et l'acier, est donc beaucoup plus critique pour les BEV qu'elle ne l'a été pour les ICE.

Au cours des cinq à sept prochaines années, des acteurs ambitieux pourraient réduire l'empreinte carbone de la fabrication de batteries jusqu'à 90 %, mais cela nécessiterait des changements tout au long de la chaîne de valeur.

Différentes tactiques peuvent aider à la réduction. Dans le meilleur des cas, certaines d'entre elles entraîneraient des économies de coûts, tandis que d'autres entraîneraient des dépenses importantes. Dans les circonstances les plus favorables, les entreprises pourraient potentiellement décarboner jusqu'à 80 % des émissions à un coût supplémentaire minimum (Figure 10). Le site de fabrication et le marché visé, y compris son prix du carbone, la demande des clients et la volonté de payer des primes vertes potentielles, aideront à déterminer dans quelle mesure les batteries à faible émission de carbone peuvent être compétitives.

Parmi les leviers de décarbonation les plus efficaces figurent l'utilisation de matériaux circulaires et l'électricité décarbonée. Leur attrait économique peut cependant varier, principalement en raison de problèmes locaux, tels que les tarifs de rachat de l'électricité, les subventions et les matériaux disponibles.

Certaines avancées récentes dans les technologies des batteries comprennent une densité d'énergie cellulaire accrue, de nouvelles chimies de matériaux actifs telles que les batteries à semi-conducteurs et les technologies de production de cellules et d'emballages, y compris le revêtement sec des électrodes et la conception cellule-à-pack (pièce 11).

Lors de la prise de décisions d'investissement, les fabricants de batteries pourraient trouver ces avancées rapides difficiles. Après avoir choisi la technologie de batterie qui correspond le mieux aux besoins de leur application, ils doivent ensuite sécuriser rapidement la matière première requise en amont, acquérir à mi-parcours les machines capables de s'adapter à la chimie et à l'application de la batterie, et recruter les talents indispensables requis pour ces projets.

L'incertitude concernant les technologies de cellules et les facteurs de forme fournis par différents producteurs impose également des coûts et des risques de complexité importants pour l'après-vente, la réparation et la maintenance des batteries. Les équipementiers de véhicules doivent s'assurer que les modules et les packs de batteries EV peuvent être remplacés à faible coût longtemps après la période de garantie typique de huit ans.

Pour gérer l'incertitude, les fabricants de cellules de batterie doivent planifier soigneusement leurs investissements cibles et rechercher des opportunités de financement externes, telles que des obligations vertes ou des subventions dans les régions concernées. Parallèlement, elles doivent accomplir plusieurs autres tâches importantes : planifier leurs usines de fabrication, optimiser les coûts à court et à long terme pour assurer l'agilité et l'adaptabilité des lignes de production et orienter les investissements vers les nouvelles technologies.

Les perspectives 2030 de la chaîne de valeur des batteries dépendent de trois éléments interdépendants (Figure 12) :

Au minimum, la croissance de l'industrie des batteries doit aider à répondre aux besoins humains, produits et économiques de base. Les objectifs importants incluent le bien-être social, la création de valeur inclusive, le respect du droit international, l'accent mis sur les droits de l'homme, la création de produits durables et performants et la viabilité économique des entreprises. Pour créer une chaîne de valeur qui fonctionne bien, les entreprises doivent s'efforcer d'éviter toute lacune dans ces domaines. Pour la durabilité, l'industrie des batteries ne peut atteindre une véritable durabilité que si elle ne dépasse aucune des neuf limites planétaires définies et quantifiées par le Stockholm Resilience Center.

Sur la base de notre vaste expérience dans la chaîne de valeur mondiale des batteries, nous avons identifié dix facteurs de succès transformationnels qui ouvriront la voie à notre vision 2030 dans laquelle les batteries alimentent un avenir résilient, durable et circulaire (Figure 13).

Établir la circularité de la chaîne de valeur. Parvenir à la circularité tout au long de la chaîne de valeur pourrait accroître la résilience face aux pénuries d'approvisionnement et à la volatilité des prix. Cela atténuera également les risques liés à l'élimination des déchets de batteries. Les entreprises pourraient obtenir une valeur supplémentaire en adoptant des modèles commerciaux circulaires, tels que la batterie en tant que service ou la mobilité en tant que service, la réparation, la remise à neuf et les applications de seconde vie. Si aucune de ces options n'est disponible, le recyclage de la batterie est essentiel. La circularité nécessitera une collaboration et des partenariats intersectoriels, ainsi qu'une transparence des données et des normes harmonisées.

Accroître l'efficacité énergétique et la part de l'électrification. La plupart des usines de batteries à grande échelle qui seront opérationnelles en 2030, et pendant de nombreuses années au-delà, sont en cours de construction. À ce titre, la maîtrise de l'efficacité énergétique, par exemple via l'isolation des bâtiments ou la récupération de chaleur, est essentielle.

Minimiser les impacts environnementaux au-delà du climat Une approche véritablement holistique devra aller bien au-delà de la production de batteries à faible émission de carbone. Les parties prenantes devront tenir compte d'autres limites planétaires pour s'assurer que l'industrie mondiale des batteries a un impact environnemental vraiment positif tout au long de la chaîne de valeur. L'adhésion à l'accord sur la biodiversité Kunming-Montréal de 2022 (qui comprend un objectif de protection de 30 % de la surface de la Terre d'ici 2030) est particulièrement importante car il s'agit d'un jalon dans l'effort mondial de sauvegarde des habitats naturels. Il peut être considéré comme l'équivalent de l'accord de Paris pour lutter contre le changement climatique.

Créer un impact social positif, juste et inclusif. En garantissant la santé, la sécurité, les normes de commerce équitable, les droits de l'homme et des dialogues inclusifs, l'industrie des batteries pourrait avoir un impact positif sur de nombreuses communautés locales à travers le monde à mesure qu'elle se développe. La GBA a publié divers recueils de règles sur ces dimensions.

Approvisionnement en électricité et en chaleur à faible émission de carbone 24h/24 et 7j/7. Un rapport de 2022 du Long Duration Energy Storage Council et de McKinsey a montré que les accords d'achat d'énergie propre traditionnels ne permettent qu'une décarbonisation de 40 à 70 % de la consommation d'électricité des acheteurs tout en les exposant aux risques de prix du marché découlant de la variabilité des énergies renouvelables. Les entreprises pourraient obtenir de meilleurs résultats avec des solutions d'énergie verte assorties dans le temps, rendues possibles par des technologies de stockage de longue durée, qui peuvent aider à faire correspondre l'offre et la demande d'électricité et de chaleur à chaque heure de l'année. L'industrie des batteries pourrait devenir un précurseur dans l'accélération de la décarbonisation profonde du réseau, malgré sa demande énergétique supplémentaire, si les entreprises se procuraient une énergie propre en temps opportun pour répondre à tous leurs besoins.

Établir une transparence et une conformité totales de la chaîne d'approvisionnement. La disponibilité et la transparence des données sont des exigences fondamentales pour garantir que le secteur atteigne ses objectifs de croissance et ESG. Cela nécessitera des données harmonisées, crédibles et fiables. Le Battery Passport de la Global Battery Alliance peut être une ressource ici.

Adopter l'innovation technologique et la flexibilité.Pour que les fabricants de cellules et les équipementiers deviennent des leaders en matière de technologie, d'optimisation des processus et de modularité, ils pourraient viser à comprendre la dynamique du marché, être flexibles et adopter des innovations prometteuses.

Sécurisation de l'approvisionnement en matières premières et machines. Les entreprises pourraient explorer des accords à long terme et des accords de cofinancement, d'acquisition et de diffusion avec des sociétés de matières premières et de machines d'équipement pour assurer un approvisionnement adéquat. Cela pourrait aider à éviter les pénuries d'approvisionnement en matériaux de construction, en main-d'œuvre qualifiée et en machines et ainsi atténuer les retards importants qui se produisent souvent dans les nouveaux projets de capacité de production aujourd'hui. De plus, les entreprises pourraient envisager de sécuriser l'accès au capital, de planifier et d'exécuter rigoureusement des processus d'autorisation complexes et de naviguer dans la bureaucratie d'importation et d'exportation pour assurer une exécution planifiée.

Excellent en termes de coûts et d'exécution régionale. Il y a eu d'énormes améliorations dans les coûts des batteries, l'efficacité de la fabrication et les dépenses en capital nécessaires au cours de la dernière décennie. Les entreprises devront continuer à exceller dans ces dimensions pour rester compétitives.

Harmonisation des normes et réglementations internationales. Des normes de fabrication et des réglementations locales divergentes augmentent les coûts et constituent des obstacles à des mises à l'échelle plus rapides. Les membres de la GBA considèrent l'harmonisation comme l'un des objectifs les plus critiques à atteindre dans le monde. Les partenariats public-privé, ainsi que les alliances industrielles, pourraient contribuer de manière significative à orchestrer le processus d'alignement en favorisant le dialogue dans des environnements multipartites.

À bien des égards, l'industrie actuelle des batteries agit toujours comme une chaîne de valeur linéaire dans laquelle les produits sont éliminés après utilisation. La circularité, qui met l'accent sur la réutilisation ou le recyclage des matériaux, ou les deux, peut réduire l'intensité des GES tout en créant une valeur économique supplémentaire (Figure 14).

Une chaîne de valeur de batterie circulaire peut coupler efficacement les secteurs du transport et de l'électricité et constitue une base pour la transition vers d'autres sources d'énergie, telles que l'hydrogène et le power-to-liquid, après 2025 pour atteindre l'objectif de limiter l'augmentation des émissions à 1,5 ° C au-dessus des niveaux préindustriels. Malgré l'accent accéléré mis sur la durabilité pendant la pandémie de COVID-19, les émissions mondiales de CO2 ont atteint un niveau record en 2021 et 2022, ce qui signifie qu'il reste un peu plus de six ans avant que le budget carbone de 1,5 °C ne soit épuisé. Cela nécessite la plus grande urgence d'agir.

La réglementation actuelle encourage la circularité, et un passage à ce modèle pourrait apporter de nombreux avantages. Par exemple, les entreprises seraient confrontées à moins de goulots d'étranglement d'approvisionnement résultant de la disponibilité limitée des matières premières. La circularité pourrait être bénéfique pour l'environnement puisque les entreprises s'engageraient moins fréquemment dans l'extraction et le raffinage de matières premières vierges. Sur le plan financier, les entreprises pourraient capter une valeur supplémentaire si elles réutilisaient les matières premières contenues dans les batteries en fin de vie.

La technologie numérique pourrait accroître la circularité en offrant la transparence et la gestion des données nécessaires pour créer un écosystème efficace dans lequel les batteries et les matériaux critiques peuvent être suivis jusqu'à leur fin de vie.

Les fabricants de batteries peuvent trouver de nouvelles opportunités dans le recyclage à mesure que le marché arrive à maturité. Les entreprises pourraient créer une chaîne d'approvisionnement nationale en boucle fermée impliquant la collecte, le recyclage, la réutilisation ou la réparation des batteries Li-ion usagées. L'industrie du recyclage à elle seule pourrait créer un pool de bénéfices de 6 milliards de dollars d'ici 2040, date à laquelle les revenus pourraient dépasser 40 milliards de dollars, soit plus du triple par rapport aux valeurs de 2030 (figure 15).

Les modèles commerciaux de recyclage actuels sont coûteux et dépendent fortement de divers facteurs, notamment la conception des batteries, la qualité des processus et les changements dans l'offre du marché ou la demande de matières premières. En outre, les défis opérationnels, tels que l'accès limité aux matériaux de batterie, les processus inefficaces et les faibles rendements résultant de technologies immatures, restent des problèmes persistants dans le secteur du recyclage.

Les incitations réglementaires, ainsi que les objectifs de durabilité des entreprises, fournissent aux entreprises de bonnes raisons d'améliorer leurs efforts de recyclage en optimisant l'accès aux matières premières, aux processus technologiques et aux partenariats stratégiques tout au long de la chaîne de valeur des batteries. Les entreprises pourraient également améliorer le recyclage en s'appuyant sur les connaissances acquises grâce au recyclage des batteries au plomb.

La profondeur de la chaîne de valeur et la concentration de l'industrie des batteries varient selon les pays (Figure 16). Alors que la Chine compte de nombreux segments matures, les fournisseurs de cellules annoncent de plus en plus d'expansion de capacité en Europe, aux États-Unis et sur d'autres marchés majeurs, pour se rapprocher des constructeurs automobiles. En partie à cause des récents changements réglementaires, ces nouveaux sites pourraient fournir près de 40 % de la capacité mondiale en 2030. Bien que la capacité nominale actuelle des usines de cellules Li-ion annoncée à l'échelle mondiale dépasse nos prévisions de demande du marché, il y a plusieurs raisons pour lesquelles il restera probablement un marché de fournisseurs avec des goulots d'étranglement temporaires : tous les projets annoncés ne seront pas exécutés, tous ne fonctionneront pas à pleine capacité et beaucoup seront retardés. De plus, les cellules de batterie ne sont pas vendues sur un marché au comptant flottant mais via des contrats de fournisseur à long terme. Malgré l'augmentation de la demande locale, la Chine continuera probablement d'avoir une capacité de surproduction importante, tandis que l'Europe et l'Amérique du Nord pourraient ne pas être en mesure de répondre à leur propre demande locale de production de cellules.

Bien que les entreprises de nombreux endroits annoncent encore de nouvelles capacités, la croissance locale s'accompagne de défis. La gestion de la chaîne d'approvisionnement en amont restera essentielle compte tenu de la nature de la disponibilité régionale des matières premières. Les acteurs de la chaîne de valeur des batteries qui souhaitent localiser la chaîne d'approvisionnement pourraient atténuer ces risques grâce à une intégration verticale, une chaîne de valeur localisée en amont, des partenariats stratégiques et une planification rigoureuse des montées en puissance de la fabrication.

La chaîne de valeur des batteries est confrontée à la fois à des opportunités et à des défis importants en raison de sa croissance sans précédent. Il s'agit probablement de l'une des transformations de mise à l'échelle et ESG les plus ambitieuses que cette chaîne de valeur de produits hautement complexe et mondiale ait connue. Cela nécessitera des efforts rigoureux, une collaboration intersectorielle, des ruptures technologiques, des partenariats public-privé et des activités de recherche accrues pour réussir. Cependant, si elle est maîtrisée, la mise à l'échelle de l'industrie créera potentiellement plus de 400 milliards de dollars de revenus dans la chaîne de valeur d'ici 2030, contribuera à jusqu'à 18 millions d'emplois tout au long de la chaîne de valeur et environ 70 GtCO2e d'émissions cumulées de transport routier évitées de 2021 à 2050.

Nous croyons fermement qu'une chaîne de valeur mondiale des batteries résiliente, durable et circulaire est non seulement possible mais également admirable pour parvenir à une croissance inclusive durable.

Jacob FleischmannetPatrick Schaufusssont associés au bureau de McKinsey à Munich, oùMartin Linderest un associé principal ;Mikaël Hanickeest un associé principal du bureau de Göteborg ;Evan Horetskyest un associé du bureau de Stockholm ;À Ibrahim est consultant au bureau de Londres ; etSören Jautelatest un associé du bureau de Stuttgart, oùLuc Torschtest consultant etAlexandre van de Rijtest partenaire associé.

Les auteurs souhaitent remercier la Global Battery Alliance et ses membres pour avoir fourni des informations et une expertise approfondies de la vie réelle à cet article. McKinsey collabore avec la Global Battery Alliance depuis son rapport inaugural en 2019, A Vision for a Sustainable Battery Value Chain in 2030: Unlocking the Full Potential to Power Sustainable Development and Climate Change Mitigation. En outre, les auteurs souhaitent remercier Marcelo Azevedo, Nicolò Campagnol, Bernd Heid, Russell Hensley, Patrick Hertzke, Evan Horetsky, Raphael Rettig, Daniel Schmid, Markus Wilthaner et Ting Wu pour leurs contributions à cet article. Ils souhaitent également remercier le partenariat plus large de l'automobile, de la durabilité, de l'énergie et des matériaux mondiaux et leurs collègues des solutions chez MineSpans, Battery Insights, Sustainability Insights, la plateforme McKinsey pour les technologies climatiques et le McKinsey Center for Future Mobility pour leur contribution et leurs conseils.