Pour en savoir plus, demandez un échantillon gratuit

L'atout stratégique du marché du carbonate d'éthylène

L'intérêt d'investir dans le carbonate d'éthylène ne réside pas dans le volume, mais dans la pureté. Le principal obstacle à l'expansion des giga-usines au cours de la prochaine décennie ne sera pas l'extraction du lithium, mais la disponibilité de solvants électrolytiques de haute pureté capables de stabiliser les cathodes haute tension. Le carbonate d'éthylène est le seul solvant dont la constante diélectrique est suffisamment élevée pour dissocier efficacement l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6), ce qui le rend irremplaçable dans les batteries à électrolyte liquide pour l'avenir prévisible.

Pourquoi EC est le roi des solvants

Dans le secteur concurrentiel des solvants pour batteries (par rapport au carbonate de diméthyle, au carbonate de diéthyle et au carbonate de propylène), le marché du carbonate d'éthylène détient la couronne pour une propriété physique spécifique : la constante diélectrique (εr).

• Constante diélectrique EC : ~89,78 (à 40 °C)
• Constante diélectrique du carbonate de propylène (PC) : ~64
• Carbonates linéaires (DMC/EMC) : < 3-10

Le mécanisme de « solvatation » :

Dans une batterie lithium-ion , l'électrolyte doit dissoudre le sel de lithium (LiPF6). Grâce à sa constante diélectrique élevée, l'EC sépare efficacement le cation Li+ de l'anion PF6-, permettant ainsi la libre circulation des ions. Sans EC, le sel s'agglomérerait et la batterie serait totalement non conductrice.

Fonction de la couche SEI :

De plus, le carbonate d'éthylène est le seul responsable de la formation de l' électrolyte solide (SEI) sur les anodes en graphite. Lors du premier cycle de charge, il se décompose pour former un film protecteur qui empêche l'exfoliation du graphite. D'autres solvants, comme le carbonate de propylène (PC), ne parviennent pas à former cette couche stable, ce qui entraîne la destruction de la batterie. Ce comportement électrochimique unique est essentiel pour préserver la demande en carbonate d'éthylène et éviter toute substitution.

La chaîne de valeur : des matières premières aux giga-usines

Le marché du carbonate d'éthylène n'est pas un secteur vertical isolé, mais un maillon essentiel de la chaîne d'approvisionnement des batteries.

Niveau 1 : Fournisseurs de matières premières (Les géants de la pétrochimie)

• Acteurs : Sinopec , SABIC, Shell, Dow.
• Rôle : Fournir de l'éthylène et de l'oxyde d'éthylène (OE).
• Contrainte : les prix des huiles essentielles sont corrélés à la volatilité du pétrole brut. Une variation de 10 $/baril du Brent exerce une pression immédiate sur les marges des producteurs de la CE.

Niveau 2 : Fabricants de la CE (les transformateurs) sur le marché du carbonate d'éthylène

• Acteurs : Mitsubishi Chemical , Oriental Union Chemical Corp (OUCC), Shandong Shida Shenghua, Huntsman.
• Rôle : Convertir EO + CO₂ en EC brut (qualité industrielle).
• Valeur ajoutée : L’étape de purification. La conversion d’un carbonate de calcium à 99,5 % en carbonate de calcium à 99,998 % nécessite des colonnes complexes de cristallisation et de rectification. C’est là que réside la marge bénéficiaire.

Niveau 3 : Formulateurs d’électrolytes (Les mélangeurs)

• Acteurs : Capchem , Guotai Huarong, Enchem, Mitsubishi Chemical.
• Rôle : Ils ne fabriquent pas la batterie ; ils fabriquent le « sang ». Ils mélangent l'EC avec des carbonates linéaires (DMC/EMC), des additifs (FEC/VC) et le sel (LiPF6).
• Pouvoir d'achat : Ce sont les principaux clients des fabricants de la CE. Ils exigent des audits de « qualification des fournisseurs » rigoureux qui peuvent durer de 12 à 24 mois.

Niveau 4 : Fabricants d’équipement d’origine (OEM) et secteur automobile (utilisateurs finaux)

• Acteurs clés : CATL, Panasonic, LG Energy Solutions, Tesla, BYD.
• Tendance : Récemment, des équipementiers comme BYD ont commencé à s'intégrer verticalement, tentant de contourner les intermédiaires de niveau 3 et d'acheter directement des solvants pour maîtriser leurs coûts.

La révolution du carbonate d'éthylène « de qualité batterie » (pureté à 99,99 %) sur le marché

La guerre des « trois neuf » contre les « quatre neuf »

La différence entre une batterie de qualité industrielle (99,9 %) et une batterie de qualité professionnelle (99,99 %) ne se limite pas à 0,09 %. Elle se traduit par une durée de vie de 10 ans au lieu de 10 mois.

• Humidité (teneur en eau) : l'ennemie des batteries Li-ion.
• Norme industrielle : < 1000 ppm.
• Norme de batterie : < 10 ppm.

L'eau réagit avec le sel conducteur (LiPF6) pour former de l'acide fluorhydrique (HF). HF est extrêmement corrosif car il attaque le matériau actif de la cathode et détruit la couche SEI.

Les traces d' éthylène glycol doivent être éliminées jusqu'à des niveaux indétectables, car elles subissent des réactions parasites à haute tension (oxydation parasite).

La prime de purification sur le marché du carbonate d'éthylène

L'obtention d'un EC de qualité « batterie » nécessite plusieurs étapes de cristallisation statique par fusion. Contrairement à une simple distillation, la cristallisation fige l'EC (dont le point de congélation est de 36,4 °C), permettant aux impuretés de rester en phase liquide, laquelle est ensuite éliminée par égouttage. Ce procédé énergivore justifie le surcoût de 30 à 40 % de l'EC de qualité batterie par rapport à celui de qualité industrielle.

Facteurs de marché : le tsunami des véhicules électriques et au-delà

Facteur A : Le multiplicateur de résurgence du LFP

La transition mondiale vers les batteries lithium-fer-phosphate (LFP), impulsée par Tesla et BYD, est un signal haussier majeur pour le marché du carbonate d'éthylène. Il est établi que les batteries LFP ont une densité énergétique inférieure à celle des batteries nickel-manganèse-cobalt (NMC). Pour atteindre une autonomie équivalente, les packs LFP sont physiquement plus volumineux et possèdent des électrodes plus poreuses.

Par conséquent, les piles LFP nécessitent 15 à 20 % de volume d'électrolyte supplémentaire par kWh par rapport aux piles NMC. Le LFP détenant plus de 45 % du marché mondial (grâce à ses avantages en termes de coûts), la demande en carbonate d'éthylène croît plus rapidement que celle en lithium.

Pilote B : L'élément « joker » des ions sodium

Alors que les investisseurs s'inquiètent des batteries à l'état solide (SSB), la perturbation immédiate sur le marché du carbonate d'éthylène est due sodium-ion (Na-ion). Contrairement aux SSB, les batteries sodium-ion utilisent encore des électrolytes liquides à base de carbonate.

Les électrolytes à ions sodium utilisent généralement le carbonate d'éthylène (EC) et le carbonate de propylène (PC) comme solvants principaux, car les sels de sodium (NaPF6) ont un comportement similaire à celui des sels de lithium. L'essor des ions sodium dans les systèmes de stockage d'énergie (SSE) crée une demande secondaire et protégée pour les producteurs d'EC, les préservant ainsi des pénuries de lithium.

Facteur C : La demande industrielle hors batteries façonne le marché du carbonate d’éthylène

Un moteur essentiel de la chimie verte. Le procédé de transestérification à l'état fondu sans phosgène utilise le carbonate d'éthylène et le bisphénol A pour produire des plastiques en polycarbonate de haute qualité (utilisés dans les phares automobiles et les dispositifs médicaux). Ce procédé élimine l'utilisation du phosgène, un composé toxique, et les principaux producteurs de polymères (comme Sabic et Lotte Chemical) adoptent de plus en plus cette voie, en concluant des accords d'approvisionnement européens à long terme.

Contraintes du marché et vulnérabilités de la chaîne d'approvisionnement

Dispositif de retenue A : Le câble en « oxyde d’éthylène »

Le carbonate d'éthylène ne peut être produit isolément. Il est chimiquement lié à l'oxyde d'éthylène (OE). Les fabricants doivent donc surmonter les difficultés logistiques liées à son transport. L'OE est un gaz toxique de classe 2.3 et extrêmement inflammable. Par conséquent, la réglementation en matière de transport (ADR/DOT) rend son acheminement sur de longues distances excessivement coûteux et dangereux.

Par conséquent, les usines de carbonate d'éthylène doivent être construites à proximité immédiate des unités de craquage d'oxyde d'éthylène (approvisionnement « de facto »). Cela limite les possibilités d'implantation de nouvelles capacités. Il est impossible de construire une usine de carbonate d'éthylène dans une zone isolée ; elle doit être intégrée à un pôle pétrochimique majeur (par exemple, le canal maritime de Houston, Anvers ou l'île de Jurong).

Dispositif de retenue B : La barrière d’instabilité thermique

Bien que le carbonate d'éthylène soit excellent à température ambiante, il présente des limitations.

• À l'état solide à température ambiante : l'EC se solidifie à 36,4 °C. L'EC pure pose des problèmes logistiques majeurs : elle doit être stockée dans des réservoirs chauffés (isotanks) pendant le transport afin d'éviter sa solidification. Si elle se solidifie, sa refonte est très énergivore et chronophage.
• Décomposition à haute tension : À des tensions supérieures à 4,4 V (nécessaires pour les batteries de nouvelle génération), l’EC pur commence à s’oxyder et à se décomposer. Ceci contraint l’industrie à utiliser des additifs ou à explorer des cosolvants fluorés, ce qui pourrait réduire le volume total d’EC dans les futures formulations de batteries à haute teneur en nickel.

Où se concentre principalement la demande en carbonate d'éthylène ?

Si les batteries font la une des journaux, 15 à 20 % du marché du carbonate d'éthylène sont destinés à des créneaux industriels spécifiques.

Lubrifiants et graisses

• Fonction : Additif anti-usure et modificateur de viscosité.
• Mécanisme : La forte polarité de l’EC lui permet d’adhérer aux surfaces métalliques, créant un film protecteur sous haute pression. Son utilisation se développe dans les lubrifiants synthétiques biodégradables car l’EC se dégrade en CO₂ et en glycol, deux substances inoffensives.

Traitement des textiles et des fibres

• Fonction : Agent de gonflement des fibres.
• Application : Lors de la teinture des fibres synthétiques (polyester), l’EC agit comme vecteur de solvant, gonflant la structure de la fibre pour permettre aux molécules de colorant de pénétrer plus profondément. Ceci réduit la température requise pour la teinture , ce qui permet de réaliser des économies d’énergie dans les usines textiles.

Revêtements de surface et décapants

• Fonction : Un substitut de solvant « vert » au chlorure de méthylène.
• Tendance : Alors que la réglementation sur les solvants chlorés toxiques se durcit (notamment dans l'UE avec le règlement REACH), le marché du carbonate d'éthylène gagne du terrain en tant que décapant de peinture et nettoyant de surface plus sûr et moins toxique pour les circuits imprimés (décapage de la photorésine).

Analyse segmentaire du marché du carbonate d'éthylène

Par catégorie : Le segment des produits de qualité industrielle devrait détenir la plus grande part de marché

Si l'éthylène carbonate de qualité batterie suscite un vif intérêt en raison de l'essor des véhicules électriques, le segment de qualité industrielle détient actuellement, et devrait conserver, la plus grande part de marché en volume (tonnage produit). La domination de ce segment sur le marché de l'éthylène carbonate s'explique par son important volume de consommation dans des secteurs établis autres que celui des batteries. L'éthylène carbonate de qualité industrielle (pureté généralement supérieure à 99,0 %) est la spécification standard pour les applications à grand volume telles que les lubrifiants, les plastifiants et la synthèse des polymères.

Dynamique volume vs valeur : En termes de production, la qualité industrielle surpasse largement la qualité batterie. Par exemple, des données récentes indiquent que la qualité industrielle représente environ 60 à 65 % du volume total de production, contre seulement 10 à 65 % pour la qualité batterie, hautement spécialisée. Cela s’explique par la polyvalence de la spécification « industrielle », adaptée aux intermédiaires chimiques et aux revêtements de surface, pour lesquels les exigences de très faible humidité (< 10 ppm) et d’hyper-pureté des électrolytes de batteries ne sont pas nécessaires.

Facteurs clés renforçant la domination :

• Rapport coût-efficacité : Sa production est nettement moins coûteuse que celle du liquide de qualité batterie, qui nécessite une purification coûteuse en plusieurs étapes (cristallisation et distillation) pour éliminer les traces d'eau et de glycol.
• Utilisation étendue : Il sert de matière première principale pour les diols de polycarbonate et est largement utilisé comme solvant dans l’industrie pétrolière et gazière pour les procédés de lavage du gaz, soutenant une demande massive et stable qui dépasse celle du secteur des batteries, en forte croissance mais à plus faible volume.

Selon l'application : le segment des lubrifiants devrait détenir la plus grande part de marché

Contrairement à l'idée reçue selon laquelle le marché des batteries est prédominant, c'est celui des lubrifiants qui détient la plus grande part du marché du carbonate d'éthylène, si l'on considère les divers marchés de la maintenance industrielle et automobile. Le carbonate d'éthylène y joue un rôle essentiel d'additif anti-usure et de modificateur de viscosité dans les lubrifiants haute performance.

Dans les formulations lubrifiantes, le carbonate d'éthylène réagit avec les surfaces métalliques pour former un film tribochimique. Cette couche protectrice empêche le contact direct métal-métal sous haute pression, réduisant considérablement le frottement et l'usure des engrenages industriels et des moteurs à combustion interne.

L'ampleur même du marché mondial des lubrifiants (qui comprend les huiles pour moteurs automobiles, les graisses industrielles et les fluides hydrauliques) crée un volume de demande en carbonate d'éthylène qui rivalise avec celui des solvants électrolytiques spécialisés.

Il est également utilisé comme solvant dans la production de lubrifiants synthétiques (par exemple, les polyalkylène glycols), ce qui renforce encore la position dominante de ce segment. Contrairement au segment des batteries, dont la production est concentrée dans des centres spécifiques (Chine, États-Unis), la consommation de lubrifiants est mondiale et généralisée, assurant ainsi des revenus plus importants et plus stables.

Selon le secteur d'activité : le segment automobile devrait détenir la plus grande part de marché

L'industrie automobile est le leader incontesté du marché du carbonate d'éthylène, détenant la plus grande part de marché car elle regroupe la demande provenant de deux canaux de consommation distincts mais massifs : « Lubrifiant » et « Batterie ».

• Véhicules à combustion interne et hybrides : ces véhicules génèrent une demande massive de lubrifiants et de graisses à base de carbonate d’éthylène (pour les moteurs, les transmissions et les roulements) et de plastiques en polycarbonate (utilisés dans les lentilles de phares et les composants intérieurs), dont le carbonate d’éthylène est un précurseur.
• Véhicules électriques (VE) : Ce secteur à forte croissance utilise le carbonate d’éthylène comme solvant principal dans les électrolytes des batteries lithium-ion . Il favorise la formation de l’interface électrolyte solide (SEI) sur l’anode, essentielle à la longévité de la batterie.

La domination de l'industrie automobile sur le marché du carbonate d'éthylène s'explique par ses besoins mécaniques (lubrifiants/plastiques) et électriques (batteries). De ce fait, sa part de marché totale surpasse celle d'autres secteurs comme le pétrole et le gaz, le médical ou le textile. Ce double atout, à savoir l'entretien du parc automobile existant (lubrifiants) et la fabrication du nouveau parc (batteries), lui assure sa position de leader.

Selon la forme : le marché mondial du carbonate d’éthylène est dominé par la forme solide

Le segment des formes solides domine le marché mondial et détient une part prépondérante. Le carbonate d'éthylène est solide à température ambiante (point de fusion : environ 35-38 °C). Par ailleurs, la préférence pour la forme solide est motivée par des raisons logistiques et chimiques.

Principaux avantages opérationnels renforçant la domination de la forme solide sur le marché du carbonate d'éthylène : 

• Stabilité et sécurité : Le carbonate d’éthylène solide (souvent fourni sous forme de cristaux ou de paillettes blanches inodores) est chimiquement plus stable au stockage que sa forme liquide. Il est moins sujet à l’hydrolyse (absorption de l’humidité de l’air pour se décomposer en éthylène glycol et en CO₂), un facteur essentiel pour le contrôle qualité.
• Logistique : le transport de produits solides élimine le besoin de conteneurs ISO chauffés ou de fûts spéciaux nécessaires au maintien du produit chimique à l’état liquide (au-dessus de 36 °C) pendant le transport. Cela réduit considérablement les coûts et la complexité du transport en vrac.
• Mode d'utilisation : Les utilisateurs finaux des industries des fibres, du textile et des lubrifiants privilégient la forme solide, car elle leur permet de doser et de fondre avec précision directement dans leurs réacteurs, au point d'utilisation. Cette approche de « fusion à la demande » minimise les risques de contamination et de dégradation liés au stockage de grands volumes de liquide sur site.

Pour en savoir plus sur cette recherche : demandez un échantillon gratuit

Analyse régionale du marché du carbonate d'éthylène

Le monopole chinois

La Chine n'est pas seulement un acteur du marché, elle en est le moteur. En 2025, elle contrôlera environ 75 à 80 % de la capacité de production mondiale de composants électroniques.

Le « cluster du Shandong »

L'épicentre mondial du marché du carbonate d'éthylène est la province du Shandong.

• Acteurs clés : Shandong Shida Shenghua (Sinochem), Haike Group, Shandong Lixing Chemical.
• Avantage concurrentiel : Ces entreprises ont réalisé une intégration verticale complète, du charbon au méthanol, puis aux oléfines, à l’oxyde d’éthylène et à l’éthanol. En contrôlant la matière première (souvent à base de charbon en Chine), elles peuvent proposer des prix inférieurs à ceux des producteurs occidentaux qui utilisent des vapocraqueurs de naphta à base de pétrole.

Le risque lié à la politique de « double contrôle »

Pour les acheteurs occidentaux, le risque est politique. La politique chinoise de « double contrôle » (contrôle de l'intensité énergétique et de la consommation énergétique totale) a historiquement entraîné des fermetures soudaines d'usines chimiques dans le Shandong.

Lorsque Pékin impose des restrictions sur la consommation d'énergie, les usines de carbonate d'éthylène (grandes consommatrices d'énergie) sont souvent les premières à réduire leur production. Cela engendre des flambées de prix imprévisibles pour les fabricants mondiaux de batteries qui dépendent exclusivement des importations chinoises.

Amérique du Nord : L'effet IRA

La américaine sur la réduction de l'inflation (IRA)

• Le mécanisme : Pour être admissibles au crédit d’impôt de 7 500 $ pour les véhicules électriques, les batteries doivent respecter les exigences relatives aux minéraux critiques et aux composants des batteries.
• La règle « FEOC » : Conformément aux directives relatives aux entités étrangères préoccupantes (FEOC), à compter de 2024/2025, les composants des batteries (y compris les électrolytes et leurs solvants) ne pourront plus provenir des pays FEOC (Chine).
• Mouvement du marché : Cela a déclenché une course effrénée pour développer les capacités de commerce électronique aux États-Unis.
• Projets à suivre : Koura (Orbia) développe des capacités de production d’électrolytes. Capchem a interrompu puis relancé ses projets aux États-Unis. Huntsman (Texas) demeure un acteur potentiel clé grâce à ses capacités existantes en électrolyseurs oxydes.

D’ici 2027, les États-Unis passeront du statut d’importateur net à celui de producteur régional, même si les coûts seront de 20 à 30 % plus élevés qu’à parité avec la Chine.

Europe : REACH et le passeport des batteries

L'UE ne dispose pas d'une production locale significative d'EC de qualité batterie par rapport à la demande. Par conséquent, le marché européen du carbonate d'éthylène dépend à près de 90 % des importations asiatiques. Cette forte dépendance s'explique principalement par le fait que la réglementation européenne sur les batteries exige un « passeport batterie » déclarant l'empreinte carbone de chaque batterie. Le transport de solvants depuis la Chine contribue à l'augmentation des émissions de portée 3.

• L’opportunité : Ce dispositif encourage la création de pôles de production locaux en Europe de l’Est (Pologne/Hongrie), à ​​proximité des gigafactories de LG Energy et SK On. Il convient d’envisager des coentreprises entre les géants européens de la chimie (BASF/Arkema) et les détenteurs de technologies asiatiques.

Évolutions récentes qui façonnent l'avenir du marché du carbonate d'éthylène 

• Jiangsu Sailboat Petrochemical (décembre 2024) : Lancement des opérations commerciales dans une nouvelle usine de Lianyungang, en Chine, utilisant la technologie Asahi Kasei pour produire de l'EC et du DMC de haute pureté à partir de CO₂ pour les électrolytes de batteries de véhicules électriques, augmentant ainsi la production durable.
• UBE C1 Chemical America (février 2025) : a commencé la construction d'une usine DMC/EMC en Louisiane , utilisant le procédé de nitrite en phase gazeuse écoénergétique d'UBE pour une pureté supérieure aux méthodes à base d'éthylène, ciblant la demande de batteries nord-américaine.

Liste des principales entreprises présentées :

• BASF SE
• Huntsman International LLC
• Produit chimique Lixing
• Merck KGaA
• Société chimique Mitsubishi
• New Japan Chemical Co., Ltd
• OUCC
• PANAX ETEC
• Produits chimiques fins et de spécialité Parchem
• Shandong Senjie Cleantech Co., Ltd.
• Sigma-Aldrich, Inc.
• TOAGOSEI CO., LTD.
• Tokyo Chemical Industry Co., Ltd
• Groupe chimique Wego
• Zibo Donghai Industries Co., Ltd
• Autres joueurs importants

Aperçu de la segmentation du marché 

Par niveau scolaire :

• Qualité batterie
• Qualité industrielle

Par formulaire :

• Solide
• Liquide

 Sur demande :

• Électrolytes pour batteries au lithium
• Électrolytes de condensateur
• Solvants de décapage résistants
• Agents de traitement des fibres
• Lubrifiants
• Agents de durcissement du sol
• Solvants organiques
• plastifiants
• Revêtements de surface
• Intermédiaires chimiques
• teintures
• Autres

Par secteur d'activité :

• Santé et produits pharmaceutiques
• Automobile
• Produits chimiques
• Pétrole et gaz
• Textile
• Soins personnels et hygiène
• Agriculture
• Autres

Par région :

• Amérique du Nord
  • Les États-Unis.
  • Canada
  • Mexique
• Europe
  • Le Royaume-Uni
  • Allemagne
  • France
  • Espagne
  • Russie
  • Le reste de l'Europe
• Asie-Pacifique
  • Chine
  • Inde
  • Japon
  • Australie et Nouvelle-Zélande
  • Corée
  • ASEAN
  • Reste de l'Asie-Pacifique
• Moyen-Orient et Afrique (MEA)
  • Émirats arabes unis
  • Arabie Saoudite
  • Afrique du Sud
  • Reste du Moyen-Orient
• Amérique du Sud
  • Argentine
  • Brésil
  • Le reste de l'Amérique du Sud