Introduction
Dans le monde du stockage de l'énergie, qui évolue rapidement, les batteries sodium-ion s'imposent comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion et plomb-acide traditionnelles. Avec les dernières avancées technologiques et la demande croissante de solutions durables, les batteries sodium-ion présentent un ensemble unique d'avantages. Elles se distinguent par leurs excellentes performances à des températures extrêmes, leurs capacités impressionnantes et leurs normes de sécurité élevées. Cet article se penche sur les applications passionnantes des batteries sodium-ion et explore la manière dont elles pourraient remplacer les batteries plomb-acide et remplacer partiellement les batteries lithium-ion dans des scénarios spécifiques, tout en offrant une solution rentable.
Kamada Power est un Fabricants chinois de batteries sodium-ion, offrant Batterie sodium-ion à vendre et Batterie Sodium Ion 12V 100Ah, Batterie Sodium Ion 12V 200Ah, soutien Nano-batterie personnalisée tension (12V, 24V, 48V), capacité (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), fonction, apparence, etc.
1.1 Les multiples avantages de la batterie sodium-ion
Comparées aux batteries au phosphate de fer-lithium (LFP) et aux batteries ternaires au lithium, les batteries sodium-ion présentent à la fois des points forts et des points à améliorer. Au fur et à mesure que ces batteries seront produites en masse, elles devraient se distinguer par des avantages en termes de coûts liés aux matières premières, par une capacité de rétention supérieure à des températures extrêmes et par des performances exceptionnelles en termes de taux. Cependant, elles ont actuellement une densité énergétique plus faible et une durée de vie plus courte, qui sont des domaines qui doivent encore être améliorés. Malgré ces difficultés, les batteries sodium-ion surpassent les batteries plomb-acide à tous égards et sont prêtes à les remplacer à mesure que la production augmente et que les coûts diminuent.
Comparaison des performances des batteries sodium-ion, lithium-ion et plomb-acide
| Fonctionnalité | Batterie sodium-ion | Batterie LFP | Batterie ternaire au lithium | Batterie plomb-acide |
|---|---|---|---|---|
| Densité énergétique | 100-150 Wh/kg | 120-200 Wh/kg | 200-350 Wh/kg | 30-50 Wh/kg |
| Cycle de vie | 2000+ cycles | 3000+ cycles | 3000+ cycles | 300-500 cycles |
| Tension moyenne de fonctionnement | 2.8-3.5V | 3-4.5V | 3-4.5V | 2.0V |
| Performance à haute température | Excellent | Pauvre | Pauvre | Pauvre |
| Performance à basse température | Excellent | Pauvre | Juste | Pauvre |
| Performance de charge rapide | Excellent | Bon | Bon | Pauvre |
| Sécurité | Haut | Haut | Haut | Faible |
| Tolérance de surcharge | Décharge à 0V | Pauvre | Pauvre | Pauvre |
| Coût des matières premières (à 200k CNY/tonne pour le carbonate de lithium) | 0,3 CNY/Wh (après échéance) | 0,46 CNY/Wh | 0,53 CNY/Wh | 0,40 CNY/Wh |
1.1.1 Maintien supérieur de la capacité des batteries sodium-ion à des températures extrêmes
Les batteries sodium-ion sont les championnes des températures extrêmes, fonctionnant efficacement entre -40°C et 80°C. Elles se déchargent à plus de 100% de leur capacité nominale à des températures élevées (55°C et 80°C) et conservent encore plus de 70% de leur capacité nominale à -40°C. Elles peuvent également être rechargées à -20°C avec une efficacité de près de 100%.
En termes de performances à basse température, les batteries sodium-ion surpassent à la fois les batteries LFP et les batteries plomb-acide. À -20°C, les batteries sodium-ion conservent environ 90% de leur capacité, alors que les batteries LFP tombent à 70% et les batteries plomb-acide à seulement 48%.
Courbes de décharge des batteries sodium-ion (à gauche), des batteries LFP (au milieu) et des batteries plomb-acide (à droite) à différentes températures.
1.1.2 Performances exceptionnelles de la batterie sodium-ion
Les ions sodium, grâce à leur diamètre de Stokes plus petit et à leur énergie de solvatation plus faible dans les solvants polaires, ont une conductivité électrolytique plus élevée que les ions lithium. Le diamètre de Stokes est une mesure de la taille d'une sphère dans un fluide qui se dépose à la même vitesse que la particule ; un diamètre plus petit permet un mouvement plus rapide des ions. Une énergie de solvatation plus faible signifie que les ions sodium peuvent plus facilement se débarrasser des molécules de solvant à la surface de l'électrode, ce qui améliore la diffusion des ions et accélère la cinétique des ions dans l'électrolyte.
Comparaison des tailles des ions solvatés et des énergies de solvatation (KJ/mol) du sodium et du lithium dans différents solvants
Cette conductivité élevée de l'électrolyte se traduit par des performances impressionnantes. La batterie sodium-ion peut charger jusqu'à 90% en seulement 12 minutes, plus rapidement que les batteries lithium-ion et plomb-acide.
Comparaison des performances de charge rapide
| Type de batterie | Temps de charge pour atteindre la capacité du 80% |
|---|---|
| Batterie sodium-ion | 15 minutes |
| Lithium ternaire | 30 minutes |
| Batterie LFP | 45 minutes |
| Batterie plomb-acide | 300 minutes |
1.1.3 Sécurité supérieure de la batterie sodium-ion dans des conditions extrêmes
Les batteries lithium-ion peuvent être sujettes à un emballement thermique dans diverses conditions d'abus, telles que les abus mécaniques (par exemple, écrasement, perforation), les abus électriques (par exemple, courts-circuits, surcharge, surdécharge) et les abus thermiques (par exemple, surchauffe). Si la température interne atteint un point critique, elle peut déclencher des réactions secondaires dangereuses et provoquer une chaleur excessive, entraînant un emballement thermique.
Les batteries sodium-ion, quant à elles, n'ont pas présenté les mêmes problèmes d'emballement thermique lors des tests de sécurité. Elles ont passé avec succès les évaluations de surcharge/décharge, les courts-circuits externes, le vieillissement à haute température et les tests d'abus tels que l'écrasement, la perforation et l'exposition au feu sans les risques associés aux batteries lithium-ion.
2.2 Des solutions rentables pour diverses applications, un potentiel de marché en expansion
Les batteries sodium-ion brillent par leur rentabilité dans diverses applications. Elles sont plus performantes que les batteries plomb-acide dans plusieurs domaines, ce qui en fait une solution de remplacement intéressante sur des marchés tels que les petits systèmes d'alimentation des deux-roues, les systèmes de démarrage et d'arrêt des automobiles et les stations de base des télécommunications. Avec l'amélioration des performances du cycle et la réduction des coûts grâce à la production de masse, les batteries sodium-ion pourraient également remplacer partiellement les batteries LFP dans les véhicules électriques de classe A00 et les scénarios de stockage d'énergie.
Applications de la batterie sodium-ion
- Petits systèmes d'alimentation pour deux roues : Les batteries sodium-ion offrent un meilleur coût de cycle de vie et une meilleure densité énergétique que les batteries plomb-acide.
- Systèmes de démarrage et d'arrêt des véhicules automobiles : Leurs excellentes performances à haute et basse température, ainsi que leur durée de vie supérieure, répondent parfaitement aux exigences de l'automobile en matière de démarrage et d'arrêt.
- Stations de base de télécommunications : La grande sécurité et la tolérance à la surcharge font de la batterie sodium-ion la solution idéale pour maintenir l'alimentation électrique pendant les pannes.
- Stockage de l'énergie : Les batteries sodium-ion sont bien adaptées aux applications de stockage d'énergie en raison de leur grande sécurité, de leur excellente tenue à la température et de leur longue durée de vie.
- Véhicules électriques de classe A00 : Ils constituent une solution rentable et stable, qui répond aux besoins de densité énergétique de ces véhicules.
2.2.1 Véhicules électriques de classe A00 : Résoudre le problème des fluctuations du prix des PPL dues au coût des matières premières
Les véhicules électriques de classe A00, également connus sous le nom de microcars, sont conçus pour être rentables et compacts, ce qui les rend parfaits pour naviguer dans le trafic et trouver des places de stationnement dans les zones encombrées.
Pour ces véhicules, le coût des batteries est un facteur important. La plupart des voitures de la classe A00 sont vendues entre 30 000 et 80 000 CNY, ciblant un marché sensible au prix. Étant donné que les batteries représentent une part importante du coût du véhicule, la stabilité des prix des batteries est cruciale pour les ventes.
Ces micro-voitures ont généralement une autonomie inférieure à 250 km, seul un petit pourcentage d'entre elles offrant jusqu'à 400 km. La densité énergétique élevée n'est donc pas une préoccupation majeure.
Les batteries sodium-ion ont des coûts de matières premières stables, reposant sur le carbonate de sodium, qui est abondant et moins sujet aux fluctuations de prix que les batteries LFP. Leur densité énergétique est compétitive pour les véhicules de classe A00, ce qui en fait un choix rentable.
2.2.2 Marché des batteries plomb-acide : Les batteries sodium-ion sont plus performantes que les autres et sont appelées à être remplacées
Les batteries plomb-acide sont principalement utilisées dans trois applications : les petits systèmes d'alimentation pour deux roues, les systèmes de démarrage et d'arrêt des automobiles et les batteries de secours des stations de base des télécommunications.
- Systèmes de petite puissance pour deux roues: Les batteries sodium-ion offrent des performances supérieures, une durée de vie plus longue et une plus grande sécurité que les batteries plomb-acide.
- Systèmes de démarrage et d'arrêt des véhicules automobiles: La grande sécurité et les performances de charge rapide des batteries sodium-ion en font un substitut idéal aux batteries plomb-acide dans les systèmes de démarrage et d'arrêt.
- Stations de base de télécommunications: Les batteries sodium-ion offrent de meilleures performances en termes d'endurance à haute et basse température, de rentabilité et de sécurité à long terme par rapport aux batteries plomb-acide.
Les batteries sodium-ion sont plus performantes que les batteries plomb-acide à tous points de vue. Leur capacité à fonctionner efficacement à des températures extrêmes, associée à une densité énergétique plus élevée et à des avantages en termes de coûts, fait des batteries sodium-ion un substitut adéquat aux batteries plomb-acide. On s'attend à ce que les batteries sodium-ion dominent au fur et à mesure que la technologie évolue et que le rapport coût-efficacité augmente.
Conclusion
La recherche de solutions innovantes de stockage de l'énergie se poursuit, Batterie sodium-ion se distinguent par leur polyvalence et leur rentabilité. Leur capacité à fonctionner dans une large gamme de températures, combinée à des capacités de débit impressionnantes et à des caractéristiques de sécurité améliorées, les positionne comme un concurrent solide sur le marché des batteries. Qu'il s'agisse d'alimenter les véhicules électriques de classe A00, de remplacer les batteries au plomb dans les petits systèmes d'alimentation ou de soutenir les stations de base des télécommunications, les batteries sodium-ion offrent une solution pratique et tournée vers l'avenir. Grâce aux progrès constants et à la réduction potentielle des coûts grâce à la production de masse, la technologie sodium-ion est appelée à jouer un rôle essentiel dans l'avenir du stockage de l'énergie.
