En seulement deux mois, les prix internationaux du cuivre ont connu une montée et une chute brutales, posant potentiellement une « crise » pour l'industrie des batteries au lithium.
En mars de cette année, les prix mondiaux du cuivre ont grimpé en flèche, principalement en raison des traders qui stockaient « frénétiquement » pour atténuer l'impact potentiel des hausses de tarifs anticipées. De plus, l'élargissement de l'écart de prix entre la Bourse des Métaux de Londres et la Bourse de Marchandises de New York a stimulé l'arbitrage intermarchés, entraînant un déséquilibre dans l'offre de cuivre et une flambée des prix.
En avril, les États-Unis ont annoncé des soi-disant « tarifs réciproques » mais ont inclus le cuivre sur la liste des exemptions, provoquant une baisse rapide de la demande de stockage liée et une chute continue des prix du cuivre pendant plusieurs jours. Cependant, depuis le 9 avril, les prix du cuivre ont rebondi de manière significative. Cela met en évidence les déséquilibres structurels dans la chaîne d'approvisionnement mondiale en cuivre, une sensibilité élevée aux politiques commerciales et une flexibilité insuffisante.
En tant qu'un des métaux industriels importants au monde, les fluctuations brutales des prix du cuivre pourraient également avoir un impact significatif sur les industries en aval.
Sur le plan du marché, les risques géopolitiques dans les principaux pays exportateurs de cuivre se sont intensifiés ; la guerre commerciale en cours et les politiques tarifaires incertaines ont augmenté l'incertitude des prix du cuivre, affectant ainsi les stratégies de gestion des stocks de cuivre des entreprises en aval et pouvant conduire à une augmentation soudaine des pressions sur les coûts.
Les industries traditionnelles et émergentes en Chine ont une forte demande en cuivre. Par exemple, dans le processus de fabrication des batteries au lithium, le cuivre en feuille, en tant que collecteur de courant anodique, est l'un des matériaux clés. Avec le développement rapide de l'industrie chinoise des batteries au lithium, la demande en cuivre ne cesse d'augmenter.
Pour atténuer le déséquilibre de l'offre de ressources en cuivre et les fluctuations brutales des prix, les sociétés chinoises de matériaux pour batteries au lithium ont développé et promu ces dernières années des technologies et produits de collecteurs de courant composites.
Les collecteurs de courant composites adoptent une structure sandwich « métal-polymère-métal », divisée en collecteurs de courant en feuille de cuivre composite (appliqués aux anodes de batteries au lithium) et collecteurs de courant en feuille d'aluminium composite (appliqués aux cathodes de batteries au lithium), réduisant efficacement l'utilisation de cuivre/aluminium, améliorant davantage la sécurité et la densité énergétique des batteries, et réduisant les coûts de matériau.
Notamment, récemment, Advanced Materials Technology (Beijing) Co., Ltd. (abrégé en « AMTech »), une entreprise de premier plan dans les collecteurs de courant composites, a officiellement lancé la construction de son projet industriel annuel de 1 milliard de m² de nouveaux collecteurs de courant composites à haute sécurité à Neijiang, Sichuan.
Selon les rapports, le projet représente un investissement total d'environ 5 milliards de yuans, couvre environ 310 mu, et est prévu en trois phases, avec la première phase prévue pour être achevée et la production pilote commencée d'ici la fin de cette année.
Une fois le projet en pleine production, sa valeur de production annuelle devrait dépasser 8 milliards de yuans, et les produits pourront répondre à la demande de matériau pour environ 100 GWh de production de batteries au lithium-ion pour l'énergie, les appareils 3C et les systèmes de stockage d'énergie, favorisant le développement coordonné de plus de cent entreprises d'accompagnement en amont et en aval.
Auparavant, AMTech a également complété un tour de financement B1 de plusieurs centaines de millions de yuans, mené par le Fonds Régional de Sichuan du Fonds National de Transformation et de Mise à Niveau de la Fabrication et le Fonds de Collaboration Régionale de Sichuan. Les fonds associés seront principalement utilisés pour son industrialisation, la R&D de produits et l'expansion du marché, afin de répondre davantage à la demande du marché mondial de batteries au lithium pour la mise à niveau et le remplacement des collecteurs de courant composites à haute sécurité.
Ainsi, AMTech est devenue la première société de matériaux de l'industrie à recevoir des investissements du Fonds National de Développement des PME, du Fonds National de Développement Vert et du Fonds National de Transformation et de Mise à Niveau de la Fabrication, indiquant que son potentiel technologique et sa valeur stratégique ont reçu une reconnaissance continue du capital de niveau national.
Il convient de noter que, en tant que nouveau matériau de collecteur de courant, les collecteurs de courant composites font face à des barrières extrêmement élevées en termes de processus de fabrication et de technologies d'application, et les entreprises dotées de fortes capacités de R&D et d'accumulation technologique sont susceptibles de saisir les opportunités du marché en premier et d'établir des avantages concurrentiels.
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Analyse des défis des collecteurs de courant composites
Les batteries au lithium ont des exigences extrêmement strictes pour les collecteurs de courant composites, nécessitant de répondre à de multiples aspects tels que les propriétés électro-thermo-mécaniques, les propriétés d'interface, les caractéristiques de sécurité, la durabilité et la stabilité.
Seuls en surmontant de nombreux défis de processus et en répondant aux exigences ci-dessus, les collecteurs de courant composites peuvent davantage satisfaire les besoins de revêtement, de laminage, de découpe, de cuisson à haute température, de soudage et d'autres traitements de pièces d'électrodes, atteignant finalement une haute sécurité, une haute densité énergétique, un taux de charge/décharge élevé, un cycle de température large et une faible résistance interne au niveau de la cellule de batterie.
Simultanément, le développement de la technologie des batteries exige également que les collecteurs de courant composites soient légers, fonctionnels et économiques, augmentant encore la difficulté du processus.
Dans ce contexte, la technologie innovante de « un pas » pour les collecteurs de courant composites développée par AMTech n'est pas seulement une percée unique dans le domaine des matériaux pour batteries au lithium, mais elle est également susceptible d'aider à élever la technologie des matériaux pour batteries au lithium.
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Quels sont les avantages techniques d'AMTech, favorisés par les fonds nationaux ?
Du point de vue du processus, la feuille d'aluminium composite renforce principalement la sécurité et la densité énergétique de la cellule de batterie, et l'industrie utilise actuellement principalement l'évaporation sous vide pour la préparation ; la feuille de cuivre composite peut réduire considérablement les coûts de matériau et alléger la cellule de batterie, avec divers processus actuels incluant deux étapes (pulvérisation magnétron + électrolyse), trois étapes (pulvérisation magnétron + évaporation sous vide + électrolyse), dépôt chimique, stratification sèche, évaporation sous vide, etc., sans processus de traitement unifié. Selon les rapports, la technologie de « formation de film en un pas sous vide tout sec » d'AMTech, c'est-à-dire la technologie de « un pas », a réalisé de nombreuses percées technologiques.
Dans l'innovation des processus de collecteurs de courant composites, AMTech possède cinq technologies de base et leurs avantages :
Premièrement, la technologie de modification de l'interface métal-polymère, qui peut améliorer les performances de l'interface entre la couche métallique et la couche polymère, excelle dans des indicateurs clés tels que la résistance carrée, la force d'adhérence du matériau, la résistance à la traction et la tension superficielle.
Deuxièmement, la technologie de contrôle de la structure cristalline de la couche de dépôt, qui peut améliorer la qualité de la formation de film par évaporation et réaliser un contrôle à l'échelle nanométrique, brisant les limites existantes des performances métalliques.
Troisièmement, la technologie de dépôt par évaporation sous vide à haute efficacité. Sous réserve de garantir la qualité de la formation de film, cette technologie peut déposer une couche fonctionnelle métallique de plus de 1 000 nanomètres sur le film de base en une seule fois, optimisant l'efficacité et les performances de la formation de film.
Quatrièmement, la technologie d'adaptation à la fabrication à grande échelle, permettant ainsi de briser les limites actuelles de fabricabilité.
Cinquièmement, la conception de structure de produit orientée vers les scénarios d'application, qui peut répondre rapidement aux besoins de conception de batteries, brisant les limites de spécifications de produit.
Ainsi, la technologie de « un pas » pour les collecteurs de courant composites d'AMTech réalise un « triple bond » par rapport aux collecteurs de courant traditionnels.
Au niveau des matériaux, il est signalé que cette méthode de préparation peut augmenter la densité énergétique de la cellule de batterie de 5% à 6%. Non seulement elle réalise un bond générationnel en termes de performance des matériaux, mais elle aide également la technologie chinoise des collecteurs de courant composites à maintenir une position de leader.
Au niveau des coûts, le processus de « un pas » augmente l'efficacité de dépôt de la couche fonctionnelle de plusieurs fois et réduit l'utilisation de métal de 60% à 70%. Après une production à grande échelle, lorsque le rendement atteint environ 95%, la feuille de cuivre composite peut réaliser une réduction de coûts de 20% à 30% par rapport à la feuille de cuivre traditionnelle.
Au niveau de la sécurité, il est signalé que, en cas de situations extrêmes telles que la perforation par une aiguille, la couche métallique du collecteur de courant composite fond, et le substrat polymère se rompt pour former une isolation physique, réduisant davantage le risque de déclenchement thermique.
Il convient de noter que l'innovation technologique d'AMTech peut également stimuler la mise à niveau en chaîne de la chaîne d'approvisionnement.
Sa collaboration avec les sociétés de substrats polymères pour développer des films de base à haute résistance peut aider les performances des films de base nationaux à correspondre aux niveaux avancés internationaux ; son équipement d'évaporation sous vide en continu auto-développé augmente l'efficacité de production de trois fois, devenant un autre outil de fabrication extrême dans l'industrie des batteries au lithium.
AMTech a également diversifié activement ses itinéraires technologiques de batteries. Ses collecteurs de courant composites ne sont pas seulement applicables au domaine des batteries au lithium-ion, mais aussi aux batteries solides, aux batteries au sodium-ion et à d'autres types de batteries, couvrant des domaines émergents tels que les avions électriques et les robots intelligents.
Battery China a appris que le processus de formation de film en un pas sous vide double face et les produits de collecteurs de courant composites d'AMTech, développés en combinaison avec les applications finales en termes de matériau, de fabrication, de performance et de coût, ont été produits en série et introduits dans plusieurs grandes sociétés chinoises de batteries d'énergie nouvelle. De plus, elle dispose de bases industrielles en Chine de l'Est et du Sud-Ouest et commence à se diriger vers le marché international.
À ce stade, le domaine des collecteurs de courant composites est motivé par la « sécurité + réduction des coûts ». Selon Li Yongwei, président d'AMTech, la mise à niveau continue de la demande du marché accélérera l'application à grande échelle des collecteurs de courant composites.Avec le développement de l'industrie des batteries, dans les années à venir, les collecteurs de courant composites remplaceront progressivement plus de 50% des collecteurs de courant traditionnels.
