La technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie présente un grand potentiel dans le monde
La demande de stockage d'énergie électrique continue de croître
Les pays du monde entier ont formulé des stratégies de développement pour accélérer l'ajustement de la structure énergétique. L'énergie éolienne et l'énergie photovoltaïque sont naturellement intermittentes et volatiles. Avec l'augmentation de la capacité installée et de l'échelle de production d'électricité, l'impact sur le système électrique est plus évident.
Les nouveaux types de stockage d'énergie ont connu une forte croissance, notamment les batteries lithium-ion, telles que les piles à combustible. Batterie au lithium de 12 volts a joué un rôle absolument dominant. Selon les statistiques, à la fin de 2021, la capacité installée cumulée des projets de stockage d'énergie qui ont été mis en service dans le système électrique mondial est de 209,4GW, en hausse de 9% d'une année sur l'autre. La demande croissante de stockage de l'énergie électrique doit encore être comblée par d'autres formes de stockage de l'énergie, telles que stockage de l'énergie technologie des batteries au sodium.
Les avantages de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie sont considérables
Le prix des matières premières en amont des batteries au lithium a augmenté, et le prix du carbonate de lithium est passé de 55 000 RMB/tonne au début de l'année dernière à 500 000 RMB/tonne. Selon le rapport, la capacité installée de stockage d'énergie dans le réseau Q1 des États-Unis en 2022 atteint 747MW/2399MWh, en baisse de 53,7%/49,2% d'un mois sur l'autre par rapport au Q4 en 2021.
La construction de projets de stockage d'énergie d'une puissance de 1,2 GW sera retardée, dont environ 1/4 sera reporté à l'année prochaine. Ameresco, un développeur de systèmes de stockage d'énergie par batterie, a annoncé que le projet de stockage d'énergie par batterie de 537,5 MW/2150 MWh en Californie, qui a été mis en service en août, sera retardé au niveau de la connexion au réseau.
Selon les statistiques, lorsque le prix du carbonate de lithium est de 150000 RMB/tonne, le coût du matériau de batterie NaCuFeMnO/carbone mou est inférieur de 30 à 40% à celui du matériau de batterie lithium-phosphate de fer/graphite. Dans la perspective d'un équilibre étroit entre l'offre et la demande de carbonate de lithium, le prix du carbonate de lithium en 2022H2 devrait rester stable à environ 500 000 RMB/tonne.
En outre, le prix du carbonate de lithium devrait rester supérieur à 200 000 RMB/tonne au cours des trois prochaines années. Dans ce contexte, la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie présente des avantages significatifs, et les batteries sodium-ion vont entrer en production de masse.
Stockage de l'énergie : technologie des batteries au sodium et technologie des batteries au lithium-ion
Les batteries sodium-ion devraient accélérer leur pénétration dans le domaine du stockage de l'énergie électrique en raison de la richesse de leurs ressources, de leur faible coût, de leur efficacité de conversion énergétique élevée, de leur longue durée de vie, de leurs faibles coûts d'entretien et d'autres avantages. Par rapport aux batteries lithium-ion, les batteries sodium-ion présentent les avantages suivants :
Coût
Le coût de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie est réduit, principalement en raison des riches réserves de ressources en sodium. La teneur en sodium de la croûte terrestre est de 2,75%, supérieure à la teneur en lithium de 0,065 ‰ ; en outre, les ressources en sodium sont uniformément réparties, ce qui est différent des ressources en lithium. Environ 70% de ressources en sodium sont principalement concentrées en Amérique du Sud.
Taux de performance
Les performances de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie sont améliorées car l'énergie de solvatation de l'ion sodium est plus faible que celle de l'ion lithium, et la capacité de diffusion de l'ion de l'interface est plus élevée.
Adaptation à la température
Dans la technologie des batteries sodium de stockage d'énergie, la batterie sodium-ion a de meilleures performances à haute et basse température. Le taux de rétention de la capacité est de 70% à - 40℃, et il peut être recyclé à 80℃. Au niveau du système de stockage d'énergie, le quota de puissance de climatisation peut être réduit, et il est possible de réduire les coûts.
Performance du cycle
La performance du cycle de la batterie sodium-ion a un potentiel plus élevé en raison du rayon plus grand de l'ion sodium. Contrairement au dopage au lithium, qui réduit la capacité spécifique des matériaux, les matériaux de cathode au sodium ont des éléments plus diversifiés, ce qui offre un plus grand espace d'exploration pour les applications industrielles.
Analyse de la voie technologique des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie
Processus de production
Dans la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie, le processus de production des batteries sodium-ion peut se référer aux batteries lithium-ion, l'une des technologies les plus importantes pour le stockage de l'énergie. meilleures piles rechargeables à l'heure actuelle, et certains processus sont simplifiés. Si l'on prend l'exemple du processus de laminage des emballages souples, celui-ci peut être divisé en trois parties :
● Procédé de fabrication d'électrodes frontales
Y compris la préparation de la boue d'électrode, l'enrobage de l'électrode, le laminage, le séchage sous vide de la feuille d'électrode, le découpage de la feuille d'électrode, etc ;
● Processus d'assemblage de la partie arrière
Y compris le laminage, le soudage, le scellement de la coque, le séchage sous vide, l'injection de liquide et le scellement, etc ;
● Processus de sélection de la composition chimique
Y compris le préemballage, la composition chimique, l'emballage secondaire, le criblage fractionné, etc.
La différence avec la batterie au lithium est que la feuille d'aluminium peut être utilisée comme collecteur négatif dans la technologie de stockage d'énergie de la batterie au sodium, ce qui peut simplifier le processus de soudage.
Matériau de la cathode
La plus grande différence entre la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie et la technologie lithium-ion réside dans les matériaux de la cathode. À l'heure actuelle, le système de matériaux cathodiques de la technologie des batteries sodium à stockage d'énergie est principalement divisé en trois itinéraires techniques :
● Oxyde de métal de transition en couches
Oxyde stratifié, avec canal de transport bidimensionnel, et transport rapide des ions sodium ; il a une densité de compactage et une densité énergétique élevées ; les inconvénients sont que les matériaux non modifiés ont une faible stabilité dans l'air, des coûts de production, de stockage et d'utilisation accrus, et une faible durée de vie.
● Polyanions
Les matériaux polyanion ont une tension de fonctionnement élevée et présentent généralement d'excellentes performances en matière de grossissement, de cyclage et de stabilité thermique. Cependant, la conductivité est médiocre et doit être améliorée.
● Bleu de Prusse
Les matières premières semblables au bleu de Prusse sont peu coûteuses et devraient être industrialisées, mais elles doivent être synthétisées par une méthode de solution aqueuse.
Matériau de l'anode
Les matériaux d'anode de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie sont principalement les suivants :
● Matériaux à base de carbone
● Composés à base de titane
● Matériaux d'alliage
● Composés métalliques
Parmi eux, les propriétés de cyclage des matériaux d'alliage et des matériaux d'oxyde métallique doivent être améliorées ; la densité énergétique des batteries à anode composée à base de titane est relativement limitée. Parmi les matériaux à base de carbone, le graphite peut difficilement être utilisé comme matériau négatif pour le stockage de l'énergie dans la technologie des batteries au sodium. Le carbone amorphe avec un grand espacement entre les couches a de bonnes perspectives d'application.
Électrolyte
Dans la technologie des batteries sodium à stockage d'énergie, l'électrolyte des batteries sodium-ion est similaire à celui des batteries lithium-ion, toutes deux composées d'un électrolyte, d'un solvant et d'un additif. La principale différence réside dans le fait que l'électrolyte passe de l'hexafluorophosphate de lithium à l'hexafluorophosphate de sodium.
On s'attend à ce que les principaux fabricants d'hexafluorophosphate de lithium et d'électrolyte soient en mesure de changer de capacité à l'avenir. La capacité de l'électrolyte sodique peut difficilement limiter le développement des batteries sodium-ion. Parmi eux, les fabricants capables de produire de l'hexafluorophosphate de sodium à faible coût, à haut rendement et de haute qualité seront au cœur de la compétitivité.
La technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie a un potentiel explosif dans le monde
À l'heure actuelle, plus de 60 entreprises dans le monde réalisent l'aménagement nécessaire à l'industrialisation des batteries sodium-ion, notamment FARADION au Royaume-Uni, NAIADES en France, Natron Energy aux États-Unis, Panasonic au Japon et CATL en Chine.
CATL est un célèbre entreprises de batteries de stockage d'énergie en Chine. En juillet 2021, elle a mis sur le marché la première génération de batteries sodium-ion. Il est prévu d'appliquer les batteries sodium-ion aux nouveaux véhicules énergétiques grâce à l'innovation structurelle des batteries AB. À l'heure actuelle, la technologie mondiale des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie reste principalement au stade du laboratoire ou du projet pilote.
Les piles au lithium et les piles au sodium sont compatibles avec certaines lignes de production, et l'élasticité de la capacité de production confère aux piles au sodium un potentiel explosif. Les fabricants de matériaux de cathode au lithium ZEC, Ronbay Technology, etc. ont tous mis au point des matériaux de cathode à base d'oxyde de sodium en couches et ont coopéré avec les fabricants de cellules pour développer la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie.
Calcul de l'ampleur de l'industrie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie
Les exigences économiques favorisent le développement de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie. Avec la maturité progressive de l'industrialisation des batteries sodium-ion, les batteries sodium-ion ont accéléré leur pénétration dans le domaine du stockage de l'énergie. On estime que la perméabilité dans le domaine de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie entre 2022 et 2025 sera respectivement de 0,2%/5%/19,2%/31,1%.
En Chine, on estime que les livraisons de batteries sodium-ion dans le domaine du stockage de l'énergie entre 2023 et 2025 s'élèveront à 8,9/55,1/143,0 GWh, avec un taux de croissance composé sur trois ans de 300%. Le marché potentiel des batteries sodium-ion entre 2023 et 2025 sera respectivement de 273,5/391,7/577,8 GWh, et les livraisons de batteries sodium-ion seront de 10,2/66,2/166,6 GWh, avec un taux de pénétration correspondant de 4%/17%/29%.
Analyse des principales entreprises spécialisées dans la technologie des batteries sodium pour le stockage de l'énergie
ZEC
ZEC est le leader dans le domaine des matériaux cathodiques ternaires monocristallins. Ses principaux produits couvrent une gamme complète de matériaux cathodiques ternaires monocristallins au lithium, au nickel, au cobalt et au manganate, avec du nickel moyen, du nickel moyennement élevé et du nickel élevé. En ce qui concerne la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie, l'entreprise a développé avec succès une série d'électrodes positives au sodium en couches.
L'entreprise peut adapter la ligne de production pour qu'elle soit compatible avec la production de matériaux de cathode de sodium et passer du processus de frittage en trois étapes des matériaux monocristallins au processus de frittage en deux étapes des matériaux de cathode de sodium.
L'entreprise est à l'avant-garde pour ce qui est de saisir la nouvelle voie du matériau positif de la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie, et ses progrès en matière de développement de produits sont les plus importants de l'industrie, qui devrait bénéficier pleinement de l'amélioration de la perméabilité de l'électricité au sodium.
Technologie Ronbay
L'entreprise est leader dans le domaine du ternaire à haute teneur en nickel. Le ternaire à haute teneur en nickel est la technologie dominante pour les véhicules à longue durée de vie. L'entreprise est à la pointe de la technologie des matériaux ternaires à haute teneur en nickel dans l'industrie et est la première à réaliser une production de masse en Chine.
En juillet 2022, l'entreprise a annoncé qu'elle se transformerait en un fournisseur complet de matériaux cathodiques couvrant l'ensemble du marché et a déclaré la mise en place de trois itinéraires techniques :
● Cathode ternaire à haute teneur en nickel
● Phosphate de lithium manganèse fer
● Batterie au sodium
En 2021, les expéditions de matériaux cathodiques ternaires de la société seront les premières en Chine, représentant 13,30%, dont les produits ternaires à haute teneur en nickel de la société représenteront environ 90% des expéditions ternaires totales. On estime que la capacité des matériaux de cathode de sodium pour le stockage de l'énergie de l'entreprise atteindra 250000 tonnes en 2022, ce qui la placera en tête de l'industrie en termes d'échelle de capacité,
HUAYANG
L'entreprise s'est engagée à construire un modèle industriel de développement intégré du charbon, de l'industrie photovoltaïque, des batteries sodium-ion, du stockage d'énergie par volant d'inertie, etc. En ce qui concerne la technologie des batteries au sodium pour le stockage de l'énergie, HUAYANG a développé de manière indépendante la technologie du nanocarbone ultra-pur, qui peut utiliser la boue des sous-produits de l'anthracite comme précurseur de carbone mou de la cathode électrique au sodium.
Les activités de l'entreprise dans le secteur du charbon sont solides et stables, et elle entretient une coopération étroite avec HiNa Battery. Elle est à la tête de l'industrie des technologies de stockage de l'énergie au sodium dans le processus d'industrialisation de l'énergie au sodium et devrait constituer une base de clients de stockage de l'énergie en s'appuyant sur les entreprises d'énergie thermique en aval.
