Les batteries au lithium sont omniprésentes dans notre travail et notre vie. Des appareils électroniques tels que les téléphones et les ordinateurs portables aux véhicules à énergie nouvelle, les batteries lithium-ion sont utilisées dans de nombreux scénarios. Grâce à leur taille réduite, à leurs performances plus stables et à leur meilleure recyclabilité, elles aident les humains à mieux utiliser les énergies propres.

Ces dernières années, la Chine s'est classée parmi les meilleurs pays du monde en ce qui concerne la recherche et le développement de technologies clés, la préparation des matériaux, la production de batteries et l'application des batteries sodium-ion.

Grand avantage de la réserve

Actuellement, le développement du stockage électrochimique de l'énergie représenté par les batteries lithium-ion s'accélère. Les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique, une puissance spécifique, une efficacité de charge et de décharge et une tension de sortie élevées, une longue durée de vie et une faible autodécharge, ce qui en fait une technologie de stockage d'énergie idéale. Avec la réduction des coûts de fabrication, les batteries lithium-ion sont installées à grande échelle dans le domaine du stockage électrochimique de l'énergie, avec une forte dynamique de croissance.

Selon les données du ministère de l'industrie et des technologies de l'information, la nouvelle capacité installée de stockage d'énergie en Chine augmentera de 200% d'une année sur l'autre en 2022, et plus de 20 projets de 100 mégawatts seront connectés au réseau. Parmi eux, le stockage d'énergie par batterie au lithium représente 97% de la capacité totale nouvellement installée.

"La technologie de stockage de l'énergie est un élément clé de la pratique et de la mise en œuvre de la nouvelle révolution énergétique. Dans le contexte de la stratégie à double objectif carbone, le stockage des nouvelles énergies en Chine se développe rapidement". Sun Jinhua, académicien de l'Académie européenne des sciences et professeur à l'Université des sciences et technologies de Chine, a déclaré avec force que les nouvelles technologies de stockage de l'énergie sont actuellement dominées par un seul lithium.

Parmi les nombreuses technologies de stockage d'énergie électrochimique, les batteries lithium-ion ont pris une position dominante dans les appareils électroniques portables et les véhicules à énergie nouvelle, formant une chaîne industrielle relativement complète. Mais dans le même temps, les défauts des batteries lithium-ion ont également attiré l'attention.

La rareté des ressources est l'une d'entre elles. Les experts ont indiqué que, d'un point de vue mondial, la répartition des ressources en lithium est extrêmement inégale, avec environ 70% répartis en Amérique du Sud, et que les ressources en lithium de la Chine ne représentent que 6% des ressources en lithium du monde.

Comment développer une technologie de batterie de stockage d'énergie à faible coût qui ne dépende pas de ressources rares ? Le rythme de modernisation des nouvelles technologies de stockage de l'énergie, représentées par les batteries sodium-ion, s'accélère.

Comme les batteries lithium-ion, les batteries sodium-ion sont des batteries secondaires qui dépendent des ions sodium pour se déplacer entre les électrodes positives et négatives afin de compléter la charge et la décharge. Li Jianlin, secrétaire général du comité des normes de stockage de l'énergie de la société électrotechnique chinoise, a déclaré que, d'un point de vue mondial, les réserves de sodium dépassent de loin celles du lithium et sont largement distribuées. Le coût des batteries sodium-ion est inférieur de 30% à 40% à celui des batteries au lithium. En même temps, les batteries sodium-ion ont une meilleure sécurité, des performances à basse température et une durée de vie élevée, ce qui fait des batteries sodium-ion une voie technique importante pour résoudre le problème du "seul lithium".

Bonnes perspectives industrielles

La Chine attache une grande importance à la recherche, au développement et à l'application des batteries sodium-ion. En 2022, la Chine inclura les batteries sodium-ion dans le "14e plan quinquennal pour l'innovation scientifique et technologique dans le domaine de l'énergie" afin de soutenir la recherche sur les technologies de pointe et les technologies et équipements de base pour les batteries sodium-ion. En janvier 2023, six ministères, dont le ministère de l'industrie et des technologies de l'information, publient conjointement les "Guiding Opinions on Promoting the Development of the Energy Electronics Industry", qui renforcent clairement la recherche technologique sur l'industrialisation des nouvelles batteries de stockage d'énergie, la recherche de percées dans les systèmes de batteries à durée de vie ultra-longue et à haute sécurité, les batteries à grande échelle, à grande capacité et à haute efficacité, le stockage d'énergie et d'autres technologies clés, et accélèrent le développement de nouvelles batteries telles que les batteries sodium-ion.

Yu Qingjiao, secrétaire général de la Zhongguancun New Battery Technology Innovation Alliance, a déclaré que 2023 était la "première année de production de masse" des batteries au sodium dans l'industrie, et que le marché chinois des batteries au sodium était en plein essor. À l'avenir, les batteries au sodium deviendront un puissant complément à la technologie des batteries au lithium dans de multiples segments tels que les véhicules électriques à deux et trois roues, le stockage de l'énergie domestique, le stockage de l'énergie industrielle et commerciale, et les véhicules à énergie nouvelle.

En janvier de cette année, la marque chinoise de véhicules à énergie nouvelle JAC Yttrium a livré le premier véhicule au monde équipé d'une batterie au sodium. En 2023, les cellules de batterie sodium-ion de première génération de CATL seront lancées. La cellule de batterie peut être chargée pendant 15 minutes à température ambiante, et la puissance peut atteindre plus de 80%. Non seulement le coût est plus faible, mais la chaîne industrielle sera également contrôlable de manière indépendante.

À la fin de l'année dernière, l'administration nationale de l'énergie a annoncé de nouveaux projets pilotes de démonstration de stockage d'énergie. Parmi les 56 projets présélectionnés, il y a deux projets de batteries sodium-ion. Selon Wu Hui, président de l'Institut chinois de recherche sur l'industrie des batteries, le processus d'industrialisation des batteries sodium-ion se développe rapidement. On estime que d'ici 2030, la demande mondiale de stockage d'énergie atteindra environ 1,5 térawattheure (Twh), et les batteries sodium-ion devraient occuper une large place sur le marché. "Du stockage de l'énergie au niveau du réseau au stockage de l'énergie industrielle et commerciale, en passant par le stockage de l'énergie domestique et le stockage de l'énergie portable, l'électricité au sodium sera largement utilisée dans tous les produits de stockage de l'énergie à l'avenir", a déclaré Wu Hui.

La route vers l'application est longue

Actuellement, les batteries sodium-ion attirent l'attention de plusieurs pays. Le "Nihon Keizai Shimbun" a rapporté qu'en décembre 2022, le nombre de brevets obtenus par la Chine dans le domaine des batteries sodium-ion représentait plus de 50% du nombre total de brevets valides dans le monde, le Japon, les États-Unis, la Corée du Sud et la France se classant respectivement de la deuxième à la cinquième place. Bit. Sun Jinhua a déclaré qu'en plus de la nette accélération des percées technologiques et de l'application à grande échelle des batteries sodium-ion en Chine, de nombreux pays européens, américains et asiatiques ont également inclus les batteries sodium-ion dans leurs systèmes de développement de batteries de stockage d'énergie.

Di Kansheng, directeur général adjoint de Zhejiang Huzhou Guosheng New Energy Technology Co. Ltd, a déclaré que les batteries sodium-ion peuvent tirer des enseignements de l'histoire du développement des batteries au lithium, passer de la production à l'industrialisation, réduire les coûts, améliorer les performances et promouvoir des scénarios d'application dans diverses industries. Dans le même temps, il convient d'accorder une priorité absolue à la sécurité et d'utiliser les caractéristiques de performance des batteries sodium-ion.

Bien que les perspectives soient prometteuses, les experts estiment que les batteries sodium-ion ont encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir être utilisées à grande échelle.

Yu Qingjiao a déclaré que le développement industriel actuel des batteries au sodium est confronté à des défis tels qu'une faible densité énergétique, une technologie qui doit être mûre, des chaînes d'approvisionnement qui doivent être améliorées et des niveaux théoriques de faible coût qui n'ont pas encore été atteints. L'ensemble de l'industrie doit se concentrer sur l'innovation collaborative autour des difficultés afin de promouvoir l'industrie des piles au sodium vers une isation écologique et un développement de plus haut niveau.