Nouvelle technologie de batterie Batterie sodium-ion remplaçant la batterie lithium-ion

Cependant, une nouvelle technologie de batterie se développe rapidement, elle est plus abondante en ressources de batterie et moins chère que la batterie au lithium, elle est soutenue par le gouvernement et développée par l'entreprise. Il s'agit de la batterie sodium-ion.

Une politique a été publiée : soutenir le développement de l'industrie des piles au sodium

Le 25 août, le ministère de l'industrie et des technologies de l'information (MIIT) a déclaré qu'il organiserait les instituts de recherche sur les normes concernés afin de formuler des normes pour les batteries sodium-ion en temps voulu et qu'il apporterait son soutien au processus d'établissement et de soumission des normes pour approbation.

Il aidera l'industrie des batteries sodium-ion à accélérer la transformation des réalisations innovantes et soutiendra le renforcement des capacités des produits avancés pour la production de masse.

Parallèlement, en fonction du processus de développement industriel, améliorer en temps voulu le catalogue des produits concernés, accélérer l'application des batteries sodium-ion avec des performances excellentes et qualifiées dans le domaine des centrales électriques à énergie nouvelle, des stations de base pour la communication avec les véhicules, etc.

(Vous pouvez consulter le texte intégral de la réponse du ministère de l'industrie et des technologies de l'information à la fin de cet article.)

Q1 : Batterie au lithium et batterie au sodium, quelle est la meilleure ?

En fait, les deux piles fonctionnent de manière similaire, principalement en déplaçant des ions sodium/lithium entre les électrodes positives et négatives. Toutefois, il existe plusieurs différences au niveau de l'application.

1. Ressource → coût d'impact

Les ressources en lithium ne sont pas abondantes, puisqu'elles ne représentent que 0,0065% du contenu de la croûte terrestre, et leur répartition spatiale est extrêmement inégale : plus de 70% des ressources en lithium sont réparties entre le Chili, l'Australie et l'Argentine. Les ressources en lithium de la Chine représentent 7% du total, mais la plupart d'entre elles sont réparties dans des lacs salés sur le plateau Qinghai-Tibet, ce qui rend l'extraction difficile, de sorte que 80% des ressources en lithium de la Chine dépendent actuellement des importations.

À l'avenir, avec le développement de l'industrie des batteries au lithium et l'augmentation correspondante de la demande, les ressources en lithium pourraient se raréfier, ce qui entraînerait une hausse des coûts.

Cependant, les ressources en sodium sont abondantes et largement distribuées, représentant 2,75% du contenu de la croûte terrestre, soit 400 fois plus que le lithium. Il n'y a pas lieu de s'inquiéter des réserves à l'heure actuelle. Le coût est donc relativement faible, plus de 30 % inférieur à celui des batteries au lithium.

2. Performance → impact sur la sécurité, résistance aux basses températures, difficultés en matière de R&D

La performance des ions lithium est vive et sensible à la température, de sorte que les produits des batteries lithium-ion présentent souvent une combustion spontanée, un affaissement de l'endurance à basse température et d'autres problèmes. Les ions sodium sont plus stables et moins sensibles à la température, ce qui les rend plus sûrs et plus résistants aux basses températures. Toutefois, en raison du volume important des ions sodium, il est plus difficile de développer l'aspect de la stabilité et de la dynamique structurelles, ce qui affecte leurs applications commerciales.

3. Densité énergétique → impact sur la durée de vie de la batterie

L'un des principaux inconvénients des batteries sodium-ion est leur faible densité énergétique, qui se traduit par une faible durée de vie. Par exemple, la densité énergétique d'une seule cellule dans une batterie sodium-ion n'est que de 120 Wh/kg, ce qui est bien inférieur aux 180 Wh/kg d'une batterie lithium-phosphate de fer et aux 240 Wh/kg d'une batterie ternaire.

Par conséquent, même si leur coût est plus élevé, les piles au lithium restent les premières à devenir le courant dominant des nouvelles piles énergétiques en raison de leur durée de vie plus longue.

En plus des batteries sodium-ion, les gens veulent aussi connaître les avantages des batteries lithium-ion par rapport à d'autres types de batteries. Batterie li-ion ou batterie ni-mh et Pile au lithium et autres piles pour en savoir plus.

Les entreprises travaillent à la mise au point d'une batterie au sodium présentant d'excellentes performances à tous points de vue.

Le 29 juillet, Ningde Times (CATL) a présenté la première génération de batterie au sodium lors d'une conférence de presse. Elle présente de nombreux avantages, tels qu'une densité énergétique élevée, un taux de charge élevé, une excellente stabilité thermique, de bonnes performances à basse température et une grande efficacité d'intégration. La puissance peut atteindre 80% après 15 minutes de charge à température ambiante.

Et dans l'environnement de basse température d'environ moins 20℃, il a encore plus de 90% du taux de rétention de décharge. Pour les régions froides, les batteries au sodium avec d'excellentes performances dans tous les aspects peuvent être un bon choix.

Toutefois, CATL n'a pas été la première entreprise sur le marché à annoncer la production de masse de batteries au sodium. Le 23 août, Shandong Zhanggu a déclaré : "Les batteries sodium-ion peuvent être fabriquées dans des conditions personnalisées. La ligne de production de batteries lithium/sodium est prête pour la production de masse."

Le 25 août, Penghui Energy a également indiqué que l'entreprise avait récemment mené à bien le développement de la chaîne industrielle en amont et en aval, ainsi que les travaux de recherche et de développement de produits pour les batteries sodium-ion.

Dans le même temps, les stocks liés au concept de batterie au sodium comprennent également :

Zhejiang Pharmaceutical : batteries sodium-ion pour Emma Technology ;

Xinwangda : possède un certain nombre de brevets, tels que la méthode de réapprovisionnement en sodium, la batterie à ions sodium et sa méthode de préparation ;

Actions Shengyang : développement conjoint d'une batterie sodium-ion à haute protection environnementale et à haute circulation avec un poste de travail d'académicien et d'autres unités, qui a dépassé le stade expérimental et obtenu de bons résultats.

En outre, dans le domaine des matériaux pour batteries au sodium, les valeurs conceptuelles connexes comprennent également : Hua Yang Shares, China Great Wall, Rongbai Technology, Salt Chemical, Nanfeng Chemical, Lily, Xinzhu shares, ST Mengshi, Green Mei, Lizhong Group...

Q2 : Les piles au lithium seront-elles remplacées ?

Les batteries au sodium ont des perspectives de développement prometteuses, mais leur durée de vie reste médiocre. La densité énergétique de la première génération de batteries au sodium de CATL est de 160 Wh/kg, ce qui représente une amélioration par rapport aux batteries au sodium précédentes, mais reste légèrement inférieure aux batteries lithium-fer-phosphate actuelles, sans parler des batteries ternaires au lithium. Par conséquent, à l'avenir, la structure du marché de la batterie pourrait être la suivante : les véhicules électriques haut de gamme continueront à utiliser des batteries au lithium à trois éléments, les véhicules électriques moyens et bas de gamme utiliseront des batteries au phosphate de fer-lithium, et les batteries au sodium seront utilisées dans les centrales électriques de stockage d'énergie, les stations de base de communication, les voitures à batterie et d'autres domaines.

Par conséquent, la batterie sodium-ion ne remplacera pas la batterie au lithium à court terme, et il est plus probable qu'elle constitue un complément technique. Mais cette spéculation est raisonnable pour l'avenir, les ressources en lithium étant limitées après tout.

La guerre actuelle contre les nouvelles énergies

À l'ère industrielle dominée par le charbon et le pétrole, le taux d'importation de pétrole de la Chine atteint 70 %, ce qui en fait un grand importateur d'énergie. Aujourd'hui, la neutralité carbone est vigoureusement défendue dans le monde entier. Afin de se débarrasser de la dépendance énergétique, nous avons mis au point un triangle énergétique en boucle fermée composé de la production d'énergie photovoltaïque, du transport d'énergie UHV et de l'électricité produite par les véhicules électriques.

En 2017, l'industrie photovoltaïque chinoise a représenté plus de 70% de la part mondiale, et le nombre d'installations de production d'énergie photovoltaïque est le premier au monde depuis de nombreuses années. La Chine prévoit d'augmenter la part de la production d'énergie éolienne et photovoltaïque dans la consommation d'électricité du pays à 11 % d'ici 2021 et à 16,5 % d'ici 2025.

Dans le même temps, nous avons développé la technologie de l'ultra-haute tension, qui a atteint le niveau le plus élevé au monde et formulé de nombreuses normes industrielles.

Depuis 2010, nous n'avons cessé de subventionner et de soutenir la chaîne industrielle des véhicules à énergie nouvelle. Nous avons le géant des batteries, CATL, et des marques nationales de véhicules électriques comme BYD, Wei Xiaoli, etc : CATL, et des marques nationales de véhicules électriques comme BYD, Wei Xiaoli, etc.

Il s'agit donc d'une bataille énergétique qui se prépare depuis longtemps. Nous espérons qu'à terme, nous nous libérerons de notre dépendance énergétique et que nous deviendrons un pays leader en matière d'énergies nouvelles.

Le texte intégral de la réponse du MIIT est le suivant :

Lettre de réponse à la proposition n° 4815 (523) de la quatrième session du 13e Comité national de la CCPPC

M. Gao Yaguang, membre :

Nous avons reçu votre proposition sur le développement vigoureux des batteries sodium-ion en Chine et avons reçu la réponse suivante du ministère de la science et de la technologie et du ministère des finances :

L'objectif ambitieux de la Chine d'atteindre le pic de carbone et la neutralité carbone est une étape importante dans la réponse mondiale au changement climatique et aura un impact considérable sur le développement vert et à faible émission de carbone. Pour atteindre le pic et la neutralité en matière de carbone, les principales tâches consistent à remplacer les énergies renouvelables, à augmenter de manière significative la proportion d'énergies nouvelles dans le bouquet énergétique et à construire un nouveau système électrique dont les énergies nouvelles constituent l'élément principal. En tant que pierre de lest pour promouvoir le développement de l'industrie des nouvelles énergies, les batteries lithium-ion, les batteries sodium-ion et les autres nouvelles batteries constituent une base importante pour soutenir l'application étendue des nouvelles énergies dans l'énergie électrique, les transports, l'industrie, la communication, l'architecture, l'armée et d'autres domaines, ainsi que l'un des principaux soutiens pour atteindre le pic de carbone et la neutralité carbone.

Premièrement, les services compétents de l'État encouragent activement le développement de nouvelles batteries.

Les services compétents de l'État attachent une grande importance au développement de l'industrie des piles de type nouveau et ont pris une série de mesures pour promouvoir le développement sain et ordonné de l'industrie des piles de type nouveau en renforçant la gestion de l'industrie, en coordonnant la planification industrielle, en soutenant l'innovation technologique et en accélérant l'élaboration des normes.

Notre ministère promeut activement le développement de l'industrie des nouvelles batteries depuis longtemps. Tout d'abord, la directive sur le développement de l'industrie de l'information (2016-2020) sera formulée et publiée afin de promouvoir le progrès technologique, l'innovation et la modernisation des nouvelles batteries, et de soutenir le développement de nouvelles industries de batteries telles que les batteries sodium-ion et les batteries à flux liquide. Deuxièmement, nous développerons activement des normes pertinentes dans le domaine des batteries, nous encouragerons la transformation des résultats de l'innovation technologique avancée en normes, et nous normaliserons et dirigerons le développement de haute qualité de l'industrie. Troisièmement, nous soutiendrons la construction d'une plateforme d'essai pour les batteries, guiderons l'établissement du centre national d'innovation pour la fabrication de batteries d'énergie, coordonnerons les ressources pour promouvoir le progrès technologique industriel et soutiendrons la recherche et l'industrialisation de technologies clés telles que les nouveaux matériaux de cathode.

Au cours de la période couverte par le 13e plan quinquennal, le ministère de la science et de la technologie a déployé des technologies liées au stockage de l'énergie par le biais du projet clé "Smart Grid Technology and Equipment" du plan national de recherche et de développement. Parmi ces technologies, la technologie des batteries de stockage d'énergie à base de sodium est l'une des principales orientations de soutien. La recherche sur les batteries de stockage d'énergie à base de sodium à haute sécurité, à longue durée de vie et à faible coût, ainsi que d'autres réalisations de la série de projets, ont permis de faire des progrès remarquables.

Ces dernières années, le ministère des finances, par la promotion et l'application de subventions aux véhicules à énergie nouvelle et d'autres politiques, a permis le développement vigoureux de l'industrie des batteries d'alimentation des véhicules à énergie nouvelle, et a favorisé l'amélioration rapide du niveau technique des nouveaux produits de batterie et la réduction rapide des coûts.

Deuxièmement, les batteries sodium-ion présentent des avantages en termes d'abondance des ressources et de coût

Les batteries sodium-ion fonctionnent de la même manière que les batteries lithium-ion, c'est-à-dire qu'elles reposent sur le déplacement d'ions sodium entre les électrodes positives et négatives. Ces dernières années, les batteries sodium-ion sont progressivement entrées dans la phase de démonstration expérimentale à grande échelle. En juin 2018, la première voiture électrique à basse vitesse équipée d'une batterie sodium-ion a vu le jour. En juin 2021, Zhongkehai Sodium a mis sur le marché le premier système de stockage d'énergie par batterie sodium-ion de 1 MWh au monde. Cela signifie qu'après la batterie au plomb, la batterie au lithium-ion et d'autres systèmes de stockage d'énergie électrochimique, la batterie sodium-ion commence à émerger dans le domaine du stockage de l'énergie, ce qui devrait promouvoir le développement et la réforme de l'industrie des nouvelles énergies.

Les batteries sodium-ion présentent certains avantages en termes d'abondance des ressources et de coût.

Premièrement, les réserves de sodium sont plus abondantes. Le sodium est le sixième élément le plus abondant dans l'écorce terrestre, avec une distribution géographique uniforme et un faible coût. Les réserves de lithium dans la croûte terrestre ne sont que de 0,002%, soit moins de 1/1000 du sodium, et la distribution mondiale est régionale.

Deuxièmement, les composés d'ions sodium sont disponibles, stables et bon marché. En outre, l'aluminium n'est pas allié au sodium à basse tension, de sorte que l'anode de la batterie sodium-ion peut utiliser un collecteur en aluminium au lieu d'un collecteur en cuivre, comme c'est le cas pour les batteries au lithium, ce qui réduit le coût et le poids de la batterie.

Troisièmement, le sodium et le lithium ont des propriétés physiques et chimiques et un mécanisme de stockage similaires, et les batteries à ions sodium ont des performances électrochimiques et une sécurité relativement stables.

D'autre part, les batteries sodium-ion présentent encore des problèmes tels qu'une faible densité énergétique, une courte durée de vie, une chaîne d'approvisionnement et une chaîne industrielle imparfaites dans le processus d'industrialisation, et sont encore dans le processus d'exploration commerciale et d'amélioration continue. On s'attend à ce qu'à l'avenir, avec l'augmentation des investissements industriels, la maturité de la technologie et l'amélioration progressive de la chaîne industrielle, la batterie sodium-ion rentable devienne un complément important de la batterie lithium-ion, en particulier dans le domaine du stockage de l'énergie fixe, avec de bonnes perspectives de développement.

3. Prise en compte des avis et suggestions pertinents

Selon vos suggestions concernant l'inclusion des batteries sodium-ion dans les plans de développement pertinents et les plans de soutien aux sciences et technologies clés, la promotion de l'application sur le marché, la promotion de l'établissement de normes et le soutien politique, notre département et les départements concernés les accepteront sincèrement et prendront activement des mesures pratiques et efficaces pour une étude et une mise en œuvre approfondies dans la prochaine étape.

La première est la proposition d'inclure les batteries sodium-ion dans les plans de développement pertinents et les principaux programmes de soutien scientifique et technologique. Le ministère renforcera la présentation dans les documents politiques pertinents tels que le "14e plan quinquennal" et commencera par divers aspects tels que la promotion des technologies de pointe pour résoudre les problèmes clés, l'amélioration des politiques de soutien et l'exploration des applications du marché, afin de faire du bon travail dans la conception de haut niveau, d'améliorer les politiques industrielles et de guider le développement de haute qualité de l'industrie des batteries sodium-ion.

Le ministère des sciences et des technologies mettra en œuvre le projet spécial clé "Stockage d'énergie et technologie de réseau intelligent" au cours de la période du 14e plan quinquennal, et inscrira la technologie des batteries sodium-ion comme tâche secondaire, afin de promouvoir davantage l'échelle et le faible coût des batteries sodium-ion et d'améliorer les performances globales.

Le second est de promouvoir la commercialisation des batteries sodium-ion dès que possible. Les services compétents aideront les batteries sodium-ion à accélérer la transformation des résultats de l'innovation et à soutenir le renforcement des capacités des produits avancés dans la production de masse.

Parallèlement, en fonction du processus de développement industriel, améliorer en temps utile le catalogue des produits concernés, promouvoir d'excellentes performances, répondre aux exigences des batteries sodium-ion dans les centrales électriques à énergie nouvelle, les véhicules, les stations de base de communication et d'autres domaines afin d'accélérer l'application ; promouvoir la commercialisation globale des batteries sodium-ion par le biais d'une innovation collaborative entre l'industrie, l'université et la recherche.

Le troisième objectif est de promouvoir l'établissement de normes pour les batteries sodium-ion dès que possible. Le ministère organisera les institutions de recherche sur les normes pertinentes pour développer des normes pour les batteries sodium-ion en temps voulu, et fournira un soutien dans le processus d'établissement des normes et de soumission des normes pour approbation. Dans le même temps, en fonction des politiques nationales et des tendances de l'industrie, et en combinaison avec les normes pertinentes, les normes et les politiques de l'industrie des batteries sodium-ion sont étudiées pour guider le développement sain et ordonné de l'industrie.

La quatrième partie concerne les suggestions visant à soutenir les produits ou les entreprises de batteries sodium-ion qui entrent sur le marché à un stade précoce. Le ministère triera la chaîne industrielle de l'électronique énergétique et coordonnera les ressources pour soutenir le développement des batteries lithium-ion, des batteries au sodium et d'autres nouvelles batteries de stockage d'énergie.

Les départements concernés continueront à soutenir fortement l'innovation scientifique et technologique dans les domaines concernés, à promouvoir la formation d'un modèle d'entreprise plus raisonnable et plus efficace, et à résoudre les problèmes communs dans le processus de développement industriel en établissant des mécanismes de développement solides.