Dans le paysage technologique actuel en constante évolution, les batteries au lithium se sont imposées comme la solution de stockage d'énergie de référence, notamment dans les applications électriques. Elles alimentent tous types de véhicules, des véhicules électriques (VE) aux systèmes de stockage d'énergie à l'échelle du réseau, et sont également essentielles à l'électronique grand public. Malgré leur prévalence, de nombreux fabricants peinent à gérer les coûts plus élevés associés aux batteries au lithium par rapport aux autres chimies de batteries. Pour les entreprises B2B opérant dans des secteurs dépendant des batteries au lithium, comprendre les facteurs de coût des batteries Li-ion est essentiel pour prendre des décisions éclairées.
Pourquoi les batteries au lithium sont-elles si chères ?
Le coût des batteries lithium-ion a diminué ces dernières années. Le coût moyen d'une batterie de voiture électrique s'élève à environ 128 $/kWh en 2023, contre 1,355 2008 $/kWh en XNUMX. Les batteries au lithium restent les matériaux chimiques les plus coûteux, même si leur coût est en baisse. Voici les principaux facteurs qui influencent le coût des batteries au lithium :
Cellules de batterie (80 % du coût total)
Les cellules individuelles de la batterie constituent la plus grande partie des dépenses de production. Chaque cellule est composée de :
- Cathode
- Anode
- Électrolyte
- Séparateur
- Étui extérieur
Les matériaux cathodiques et les procédés de production sont généralement les composants les plus coûteux, tandis que les moins coûteux sont l'anode et le séparateur. Avec la demande croissante d'électronique haute performance et l'arrivée des véhicules électriques, les prix de matériaux clés comme le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse sont devenus rares et fluctuants.
Défis pour la chaîne d'approvisionnement mondiale
- Diminution anticipée des ressources mondiales d’ici 2050
- Problèmes environnementaux affectant l’approvisionnement en lithium (par exemple, vagues de chaleur en Chine)
- Préoccupations éthiques entourant l’exploitation du cobalt en République démocratique du Congo
- Les troubles politiques dans certaines régions restreignent l'accès aux matériaux
Ces facteurs contribuent à des perturbations potentielles de la chaîne d’approvisionnement et entraînent des coûts élevés pour les fabricants.
Système de gestion de batterie (BMS)
Par rapport aux autres chimies, les normes de l'industrie des batteries lithium-ion stipulent que toutes les chimies à base de lithium doivent être intégrées à un système de gestion de batterie (BMS)Le BMS est essentiel pour surveiller et protéger la batterie, ce qui a un impact significatif sur les coûts de fabrication. Les fonctionnalités protégées peuvent inclure :
- Surveillance de base (état de charge, état de santé, température)
- Fonctionnalités avancées (équilibrage des cellules, horloges en temps réel, enregistrement des données)
Le coût d'un BMS varie en fonction des fonctionnalités requises par le client. Le système BMS de base surveille l'état de charge, l'état de santé et les températures, tandis que d'autres peuvent inclure l'équilibrage des cellules, des horloges temps réel, des enregistreurs de données et d'autres fonctionnalités. Le prix du BMS augmente lorsque des fonctionnalités supplémentaires sont nécessaires. Comprendre les besoins énergétiques de l'application peut aider les clients à sélectionner les fonctions spécifiques du BMS. Les systèmes plus sophistiqués dotés de fonctionnalités avancées augmentent le coût global des batteries Li-ion.
Circuits intégrés (CI)
Les circuits intégrés jouent un rôle essentiel dans la charge et la protection des batteries au lithium. Différents types de circuits intégrés, tels que les chargeurs linéaires et les chargeurs à découpage, offrent différents niveaux de fonctionnalité et de protection, ce qui a un impact sur le coût global. Les circuits intégrés chargent non seulement la batterie, mais la protègent également contre les surtensions et les surintensités. Ils peuvent empêcher la batterie de se charger trop rapidement, de dépasser sa capacité déclarée ou de surchauffer pendant la charge.
Chargeur de batterie
Le prix des chargeurs de batteries lithium-ion varie selon que le client souhaite inclure un chargeur avec la batterie pour une utilisation immédiate. Il peut choisir d'inclure un chargeur dans le pack ou de laisser l'utilisateur final choisir lui-même.
Chargeur personnalisé ou standard : le choix entre un chargeur personnalisé et un appareil standard a un impact sur les coûts de production. Les chargeurs personnalisés, destinés à répondre à des spécifications spécifiques, ont généralement des coûts de production plus élevés que les chargeurs standard ordinaires produits en série.
Les clients doivent examiner attentivement les compromis entre l'inclusion de chargeurs dans la batterie et la possibilité pour les utilisateurs de choisir leur propre chargeur. De plus, le choix entre des chargeurs sur mesure et des chargeurs standard doit être basé sur les exigences spécifiques de l'application et les limites financières afin de maximiser la rentabilité globale.
Système de pack de batteries personnalisé
Le système de batterie comprend :
- Boîtier de batterie pour protection ou résistance à l'eau
- Faisceaux de câbles
- Connecteurs
- Logiciel BMS
- Chauffage/systèmes de refroidissement
Le système de pack garantit que les cellules au lithium fournissent de l'énergie aux appareils. Alors que certains composants sont standard, d'autres sont conçus pour répondre à des exigences d'application particulières. L'ajout de composants supplémentaires ou le choix de matériaux de meilleure qualité augmente les coûts de fabrication, mais peut améliorer les performances et la longévité. Cependant, gardez à l'esprit que l'utilisation de matériaux moins chers, tels que les connecteurs, diminue les performances et la durée de vie de la batterie. Vous devez trouver un bon équilibre entre la conception et la fabrication du système de pack de batteries pour garantir les performances et la qualité.
Tests, certification et expédition
Les fabricants de batteries au lithium doivent être certifiés avec les certifications de sécurité avant expédition des batteriesLe coût des batteries lithium-ion pour les tests et la certification peut varier considérablement, allant généralement de 500 $ à 20,000 XNUMX $, selon la complexité et la portée des certifications recherchées.
Exigences en matière de tests : Des tests destructifs et non destructifs peuvent être effectués tout au long du processus de certification, Pack de batterie pour test.
Changement de fabricant ou refonte du bloc-batterie : Si vous changez le fabricant du bloc-batterie ou si vous redessinez le bloc-batterie, les certificats seront refaits, ainsi que les tests et certification de la batterie.
Les clients doivent calculer les bugs dans les exigences de test, de certification et d'expédition. L'allocation de ressources pour des tests approfondis, des processus de certification et des refontes potentielles peut aider à atténuer les coûts inattendus et à garantir la conformité aux réglementations du secteur.
Tendances et innovations en matière de réduction des coûts des batteries lithium-ion
Les fabricants travaillent activement pour réduire les coûts des batteries Li-ion sans compromettre les performances :
1. Matériaux alternatifs:Recherche d’anodes à base de silicium et de matériaux cathodiques alternatifs (par exemple, le manganèse ou le nickel) pour réduire la dépendance aux ressources rares.
2. Avancé Processus de manufacture:Mettre en œuvre des techniques de production plus efficaces pour réduire les déchets et améliorer le rendement.
3. Conceptions de batteries améliorées:Développement de nouvelles conceptions de cellules et de packs qui optimisent les performances tout en réduisant l'utilisation de matériaux.
4. Recyclage et économie circulaire:Investir dans les technologies de recyclage des batteries pour récupérer des matériaux précieux et réduire les coûts des matières premières.
5. Économies d'échelle:À mesure que les volumes de production augmentent, les coûts unitaires devraient diminuer.
Lorsque vous recherchez batteries personnalisées Les chargeurs et les batteries adaptés aux besoins énergétiques de l'application répondent aux besoins spécifiques du fabricant de batteries dès la phase de conception. De plus, impliquer un fabricant de batteries de confiance dès les premières étapes de la conception peut contribuer à prévenir les difficultés de fabrication et, par conséquent, à optimiser le coût de votre batterie lithium-ion. Pour toute question, N'hésitez pas à demander!
