Le lithium, élément chimique longtemps méconnu, est devenu en quelques décennies un composant essentiel de notre quotidien. Son rôle dans la révolution des véhicules électriques est aujourd’hui capital. Plongeons au cœur de cet “or blanc” qui alimente nos batteries modernes.
L’essor fulgurant du lithium dans l’industrie automobile
L’histoire du lithium dans les batteries remonte à 1980, lorsque John B. Goodenough créa la première batterie lithium-ion rechargeable. Cette innovation a bouleversé le monde de l’électronique portable, mais c’est dans l’industrie automobile que le lithium connaît aujourd’hui sa plus forte croissance.
La production mondiale de lithium a connu une ascension fulgurante ces dernières années. De 9 500 tonnes métriques en 1995, elle a franchi la barre des 100 000 tonnes en 2021, pour atteindre un record de 180 000 tonnes en 2023. Cette croissance exponentielle reflète l’engouement pour les véhicules électriques, dont les batteries sont les principales consommatrices de lithium.
Selon le rapport statistique 2022 de BP sur l’énergie mondiale, 74% du lithium extrait cette année-là était destiné aux batteries. Les 26% restants se répartissaient entre l’industrie du verre et de la céramique (14%) et d’autres applications comme la fabrication de lubrifiants ou la production d’aluminium (12%).
Pourquoi le lithium est-il si prisé pour les batteries ?
Le lithium s’est imposé comme l’élément de choix pour les batteries haute densité des véhicules électriques pour plusieurs raisons :
Il possède le meilleur rapport charge/poids
Il offre le plus haut potentiel électrochimique, permettant d’atteindre les tensions les plus élevées
Il permet les vitesses de charge les plus rapides
C’est le plus léger des métaux couramment utilisés dans les batteries (par rapport au nickel, cobalt, manganèse, vanadium et plomb)
Il présente la meilleure durée de vie en termes de cycles de charge-décharge sans perte de capacité
Ces caractéristiques uniques font du lithium un élément incontournable pour répondre aux exigences de performance et d’autonomie des voitures électriques modernes.
Les différentes chimies de batteries lithium-ion
Il existe plusieurs types de batteries lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques, chacune avec sa propre chimie. La plupart partagent une anode en graphite, mais diffèrent au niveau de la cathode, qui est composée de lithium mélangé à d’autres métaux dans des proportions variables. Les trois principales chimies sont :
Type
Composition
Caractéristiques
NMC
Nickel Manganèse Cobalt
Bonne densité énergétique, compromis entre coût et performance
NCA
Nickel Cobalt Aluminium Oxyde
Haute densité énergétique, mais plus coûteuse
LFP
Lithium Fer Phosphate
Moins dense en énergie, mais plus stable et moins chère
Les batteries à électrolyte solide, considérées comme la prochaine avancée majeure dans le domaine des véhicules électriques, utiliseront également du lithium. Cette technologie promet une densité énergétique encore plus élevée et une sécurité accrue.
Le lithium est un métal léger à la consistance proche du fromage, avec un point de fusion très bas de 180,5°C. Bien que présent dans la croûte terrestre, il est rarement concentré, ce qui complique son extraction.
Selon l’United States Geological Survey (USGS), les réserves mondiales de lithium sont estimées à 88 millions de tonnes métriques. Cependant, seul un quart de ces réserves est actuellement considéré comme économiquement viable pour l’extraction.
Il existe deux méthodes principales d’extraction du lithium :
L’extraction en roche dure : Elle représente environ 60% de la production mondiale. Le minerai contenant du lithium est extrait, broyé, puis le lithium est séparé et raffiné. Le principal minerai exploité est le spodumène.
L’extraction à partir de saumures : Cette méthode, plus simple, consiste à pomper l’eau riche en minéraux (saumure) dans des bassins d’évaporation. Après plusieurs mois, le lithium et d’autres minéraux sont récupérés et traités.
L’extraction en roche dure est plus énergivore, mais elle devrait constituer la majeure partie de la production future, car les réserves de lithium dans les roches sont plus importantes que dans les saumures.
La géopolitique du lithium : qui sont les grands producteurs ?
La production mondiale de lithium est actuellement dominée par quelques pays :
Australie : Premier producteur mondial, principalement à partir de mines de roche dure.
Chili : Longtemps leader, il extrait principalement le lithium des saumures.
Chine : En forte croissance, elle pourrait bientôt dépasser le Chili.
Aux États-Unis, la Californie s’apprête à devenir un acteur majeur avec des ressources estimées suffisantes pour alimenter 300 millions de véhicules électriques.
Le lithium extrait est généralement transformé en carbonate de lithium équivalent (LCE) avant d’être envoyé aux usines de production de batteries, principalement situées en Chine.
Le lithium face aux défis de l’électrification massive
Avec l’essor des véhicules électriques, la demande en lithium ne cesse de croître. Cependant, plusieurs facteurs viennent nuancer les inquiétudes quant à une éventuelle pénurie :
1. La quantité de lithium nécessaire par batterie diminue grâce aux avancées technologiques. Actuellement, une batterie de voiture électrique contient en moyenne 8 kg de lithium, contre plus de 10 kg il y a une décennie.
2. Les réserves connues de lithium sont considérables. Avec les estimations actuelles, elles permettraient théoriquement de produire 11 milliards de véhicules électriques.
3. De nouvelles technologies de batteries pourraient réduire drastiquement notre dépendance au lithium.
4. Les progrès en matière de recyclage et de réutilisation du lithium devraient augmenter significativement l’offre disponible.
Le prix du lithium, actuellement autour de 15 500 dollars la tonne de carbonate en Chine, devrait continuer à augmenter dans les prochaines années, reflétant la forte demande. Cependant, il reste bien en deçà du pic historique de 74 000 dollars atteint en 2022 lors d’une pénurie temporaire.
L’avenir des voitures électriques repose en grande partie sur notre capacité à gérer durablement les ressources en lithium. Entre les avancées technologiques, l’optimisation de l’extraction et le développement du recyclage, les perspectives sont encourageantes. Vous pouvez donc envisager sereinement l’achat d’un véhicule électrique, en sachant que l’industrie travaille activement à garantir un approvisionnement suffisant en lithium pour les années à venir.
Rédigé par Alexandra Dujonc
Après des études en ingénierie électrique, j'ai travaillé sur des projets de recherche et de développement visant à améliorer la capacité de recharge des voitures électriques dont j'en ai fait ma spécialité ! Je mets à votre disposition mes connaissances approfondies sur le sujet de la recharge électrique.
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