Le nickel - un métal d'avenir

09/07/2021

Le nickel est un métal très demandé aujourd'hui. Nombreux sont ceux qui connaissent son utilisation dans l'acier inoxydable et dans des applications telles que les canalisations d'eau potable, mais c'est son utilisation dans les nouvelles technologies qui va créer une demande supplémentaire au cours de la prochaine décennie et au-delà.

Le principal domaine d'intérêt des investisseurs est la technologie des batteries, dont les applications vont des véhicules électriques aux drones en passant par le stockage d'énergie. Le nickel a été identifié comme l'un des métaux critiques qui permettront la transition vers une économie d'énergie propre. Nous l'examinerons plus en détail dans cet article et nous aborderons également les domaines où la demande pourrait augmenter : l'industrie des drones et les voyages dans l'espace.

Une charge électrique

Les propriétés naturelles uniques du nickel l'ont fait préférer dans la technologie des batteries de haute qualité, où l'efficacité, la longévité et la durabilité sont privilégiées. Il peut fournir une densité énergétique plus élevée, une résistance aux hautes tensions et une plus grande puissance sans sacrifier la stabilité chimique. La production de véhicules électriques a augmenté au cours des dernières années, passant de 2 millions d'unités en 2018 à 21 millions d'unités prévues d'ici 2030 - dont 70 % seront des BEV.¹ Les batteries Li-Ion, qui comprennent le nickel-manganèse-cobalt (NMC) et le nickel-cobalt-aluminium (NCA), sont devenues les technologies de batteries dominantes. Elles sont toutes deux à base de nickel mais utilisent des pondérations différentes de ce métal. Traditionnellement, le nickel représente 33 % d'une batterie NMC, mais le développement continu au cours des dernières années a permis d'augmenter cette pondération à 80 %.² Malgré les changements dans la chimie des batteries, le nickel s'est imposé comme la principale cathode des batteries pour VE au détriment du cobalt qui était plus présent dans les premières versions des batteries NMC.

Les pressions gouvernementales accrues concernant les émissions de carbone obligent à passer des véhicules à combustion interne aux VE. Le budget américain pour 2022 propose notamment d'injecter 600 millions de dollars dans les infrastructures de VE et de recharge dans les budgets individuels de 18 agences fédérales.³Parallèlement, le Royaume-Uni a interdit la vente de nouvelles voitures à moteur à combustion interne (ICE) d'ici 2030, suivie par les hybrides en 2035. Le retrait progressif des voitures à moteur à combustion interne et des voitures hybrides conventionnelles permettra aux VE de dominer le marché automobile. Avec un poids de 30 à 110 kg de nickel par VE, contre 5 à 22 kg pour les véhicules à moteur à combustion interne et les véhicules hybrides, la demande de nickel connaîtra une augmentation substantielle sous l'effet de la législation environnementale internationale.⁴

Le nickel prend son envol

Les batteries lithium-ion sont également utilisées dans l'industrie des drones. Remplaçant les batteries plomb-acide et Ni-Cd, les batteries Li-ion offrent une densité d'énergie plus élevée pour un poids plus faible, ainsi qu'une résistance à la température à haute altitude. Il est important de noter que les composants d'un drone sont peu nombreux en raison des compromis sur le rapport résistance/poids. La légèreté des batteries Li-Ion a permis d'améliorer les capacités de stockage et de caméra, ce qui a conduit à leur adoption industrielle et commerciale. Grâce à la demande d'utilisations commerciales telles que la construction, l'agriculture, l'exploitation minière, les assurances et les forces de l'ordre, le marché des services de drones devrait atteindre 63,6 milliards de dollars d'ici 2025.⁵ Dans une perspective plus large, Goldman Sachs prévoit que le futur marché des drones vaudra plus de 100 milliards de dollars.⁶ Pendant la pandémie de COVID, la technologie des drones a été utilisée pour surveiller les températures, désinfecter de grandes zones et assurer une livraison sans contact grâce à la flotte de drones d'Amazon.

Vers la Lune

Plus largement, l'abondance, la malléabilité, le magnétisme et la résistance à la température du nickel ont contribué à son inclusion dans d'autres innovations que les batteries. Sa durabilité dans des conditions extrêmes a conduit à son utilisation dans les satellites et plus récemment dans le Rover Persévérance de la NASA. Dans le domaine des superalliages, le nickel s'est imposé comme le composant privilégié. Associé à d'autres métaux, il offre une plus grande résistance à la corrosion, aux fractures et aux déformations sous des températures extrêmes. Dans le domaine de la technologie spatiale, les alliages de nickel sont utilisés dans les moteurs de fusée, les unités de propulsion, la production d'énergie et les turbines à gaz en raison de leur capacité à résister aux températures élevées et à l'oxydation.

En orbite

Dans les satellites, le nickelage est vital pour limiter la dégradation dans des conditions extrêmes et la propulsion en orbite dans les dispositifs externes. En outre, les batteries Nickel-Hydrogène ont toujours été utilisées dans les satellites et les stations spatiales ; la Station spatiale internationale (ISS) n'a été remplacée que récemment par des batteries Li-Ion en raison des améliorations apportées à la densité de puissance, à la taille et au poids. Les batteries des satellites et des stations spatiales doivent pouvoir résister à des milliers de charges et de décharges au cours de leur vie utile. Elles permettent également de stocker l'énergie solaire générée par les satellites et l'ISS afin de l'utiliser pendant les périodes où le véhicule n'est pas exposé à la lumière directe du soleil.⁷

Le Perseverance Rover de la NASA, qui s'est posé sur Mars en février, a été construit en partie à l'aide de nickel imprimé en 3D, l'une de ces pièces étant le Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment, ou MOXIE. L'objectif du composant MOXIE est de produire de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone qui constitue 96 % de l'atmosphère martienne, en prévision de l'exploration humaine. Pour ce faire, il sépare les atomes d'oxygène des molécules de dioxyde de carbone en chauffant le gaz à 800°C. L'utilisation du nickel permet à Moxie de générer de l'oxygène à ces températures incroyables sans perdre la stabilité structurelle ni chauffer les composants voisins.⁸

Ces réalisations scientifiques et la prise de conscience des propriétés du nickel ont entraîné une augmentation de son utilisation dans les alliages. L'aérospatiale, les transports et la défense sont les plus grands consommateurs d'alliages de nickel en raison de ses propriétés physiques et chimiques supérieures à celles du fer et de l'acier.⁹ Le nickel haute performance devrait contribuer à hauteur de 4,87 milliards de dollars au marché des alliages d'ici 2026, car les développements accélérés et les exigences intensives s'avèrent lucratifs pour la demande.¹⁰

Et retour

Les industries des véhicules électriques, des drones et de l'aérospatiale prévoient un taux de croissance annuel composé de 29 %, 57,5 % et 15,7 % respectivement d'ici 2030.^11,12,13 Grâce à ses propriétés physiques et chimiques favorables, le nickel est devenu indispensable à ces secteurs, ce qui se reflète dans la croissance de 500 % de la production prévue pour 2050.¹⁴ Les méthodes plus propres de production, de stockage et d'utilisation de l'énergie sont devenues une priorité pour les entreprises et les législateurs du monde entier à mesure que nous passons à un monde à zéro carbone. L'utilisation du nickel semble être le grand catalyseur de ces technologies innovantes et ne montre aucun signe de ralentissement. Les progrès technologiques, tels que la technologie de stockage des batteries et les véhicules électriques, permettront aux économies d'avancer à grands pas vers la réalisation d'objectifs environnementaux toujours plus stricts, et le nickel est l'un des métaux clés qui rendront cette transition possible.¹⁵