Les ventes de véhicules à énergies nouvelles explosent, ce qui rend le lithium, matière première essentielle pour les batteries électriques, en pénurie. Les trois pays sud-américains riches en mines de lithium veulent également se disputer le pouvoir de fixation des prix des ressources en lithium. L'Argentine, le Chili et la Bolivie promeuvent la création du "Triangle du lithium OPEP".
À l'ère des nouvelles énergies, les voitures ne sont souvent pas limitées par le pétrole, mais par le lithium. Comment s'affranchir des contraintes de rareté des ressources lithium ? Les fabricants intermédiaires et en aval tels que CATL tentent de trouver une solution. Ils ont jeté leur dévolu sur les batteries sodium-ion « poussiéreuses ».

Il y a quelque temps, Meng Xiangfeng, assistant du président du Ningde Times, a déclaré que grâce à l'industrialisation des batteries sodium-ion, la pénurie de certaines ressources en lithium et la forte augmentation des prix du lithium seraient résolues.

L'industrialisation des batteries sodium-ion est-elle vraiment arrivée ? Selon Shao Junhua, fondateur de Farnlight et lauréat du China Invention and Entrepreneurship Award, les batteries sodium-ion doivent encore résoudre les trois problèmes majeurs que sont la production de gaz à cycle à haute température, la charge à cycle à basse température et la haute tension. Cycle de vie. Il estime que la voie technique actuelle pour les matériaux cathodiques n'a pas encore été déterminée et n'est pas adaptée à la production de masse. Il devrait être industrialisé en 2024 ou même plus tard.

Le sodium chassé par le lithium cher

Après avoir franchi la barre des 500 000 yuans/tonne en mars 2022, le prix du carbonate de lithium a fluctué et chuté. Selon les données de Wind, après avoir oscillé en dessous de 500 000 yuans pendant six mois, le prix du carbonate de lithium a de nouveau grimpé, dépassant à nouveau les 500 000 yuans/tonne fin septembre et atteignant plus de 550 000 yuans/tonne début novembre. Le 10 novembre, le prix du carbonate de lithium a été signalé à 570 000 yuans/tonne, approchant la barre des 600 000 yuans/tonne. Le prix actuel de 460 000/tonne est encore élevé, et en décembre 2020, le prix du carbonate de lithium est toujours inférieur à 50 000/tonne.

En un an, le prix du carbonate de lithium a été multiplié par près de dix, et les fabricants intermédiaires et en aval sont misérables. Cependant, les ressources en lithium sont précisément irremplaçables dans le système de batterie au lithium. Alors pourquoi ne pas changer le système de matériaux et remplacer le lithium par un élément sodium aux propriétés chimiques similaires ? Les batteries sodium-ion ont démarré presque en même temps que les batteries lithium-ion. Cependant, les batteries lithium-ion ont été commercialisées avec succès dans les années 1990, mais les batteries sodium-ion se développent lentement. Ce n'est qu'en 2020 qu'elle a commencé à être appliquée dans le domaine du stockage de l'énergie et s'est orientée vers l'industrialisation.

Dans le contexte des prix élevés du lithium d'aujourd'hui, le sodium répandu et à faible coût fait l'objet d'un regain d'attention.

"Dans l'ensemble, (les batteries sodium-ion) ont des avantages en termes de coût ; en termes de sécurité, elles ont aussi des avantages. Notamment en termes d'allégement de la pression sur les ressources en lithium, par exemple, les réserves de sodium sont relativement abondantes. De plus, le sodium -les batteries ioniques ont un impact sur les équipements de batteries au lithium. Forte compatibilité. Dans la recherche et le développement de l'électrolyte et du diaphragme, nous pouvons également apprendre des technologies matures liées aux batteries au lithium." Le 28 octobre, Shao Junhua a déclaré au journaliste de "Daily Economic News".

L'analyste de Longzhong Information, Wang Juan, a déclaré aux journalistes le 4 novembre : « Le sodium est largement distribué sur la terre, et la plupart des ressources de lithium actuellement utilisées dans mon pays sont importées. Les mines de lithium nationales sont principalement concentrées dans la région du sud-ouest, et la qualité du minerai Pas très élevé."

Le rapport fourni par l'Institut de recherche de Toubao aux journalistes et publié en août 2021 montre que l'abondance crustale des ressources en sodium est de 2,75%, se classant au sixième rang pour l'abondance dans la croûte, et les ressources en sodium sont réparties dans le monde entier. L'abondance crustale des ions lithium est de 0,0065% et les ressources sont inégalement réparties. 75% des ressources en lithium sont distribuées en Amérique du Sud.

Selon le rapport ci-dessus, la cotation du phosphate de fer au lithium, le matériau de cathode des batteries au lithium, est d'environ 170 000 yuans/tonne. En comparaison, le prix des piles au sodium est plus "convivial". Parmi eux, le prix des matériaux cathodiques tels que l'oxyde en couches de cuivre-fer-manganèse est d'environ 29 000 yuans/tonne, l'oxyde en couches de nickel-fer-manganèse est d'environ 42 000 yuans/tonne et le blanc prussien est de 26 000 yuans/tonne.

Selon la divulgation précédente de Chuanyi Technology (002866.SZ), le coût de la production en série de matériaux de batterie pour batteries au sodium est d'environ 30% à 40% moins cher que celui des batteries au lithium fer phosphate. Avec la poursuite de l'industrialisation, le coût devrait être inférieur. Aujourd'hui, le prix du carbonate de lithium a approché la barre des 600 000 yuans/tonne, et l'écart de prix est plus évident.

Concurrence sur les marchés de capitaux : le concept d'électricité sodium est recherché

Sur le marché des actions A, les stocks de concepts de batteries sodium-ion sont également très recherchés, et l'une des sociétés représentatives est Transart Technology. Dans la soirée du 22 juin, Chuanyi Technology a annoncé la création d'une filiale, Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée Chuanyi Nadian), a annoncé la configuration de l'activité des batteries au sodium et a immédiatement augmenté le 23 juin. Du 20 juin au 16 novembre, la gamme de Chuanyi Technology a augmenté de 289,28 %.

Même l'ère Ningde, le leader des batteries au lithium, déploie activement des batteries sodium-ion. Toubao Research Institute estime que depuis 2017, le bénéfice net de l'ère Ningde a augmenté d'année en année, mais la marge bénéficiaire brute a continué de baisser, passant d'environ 44 % en 2017 à environ 28 % en 2020. En 2021, la marge bénéficiaire brute baissera encore à 26,28 %, et il chutera à 14,48 % au premier trimestre 2022. La raison principale est que les prix des matières premières en amont continuent d'augmenter.

Réduire la dépendance au lithium peut également être un choix inévitable pour l'ère Ningde. Au fur et à mesure que la technologie progresse, le développement des batteries sodium-ion peut réduire le risque d'être bloqué par les ressources en lithium en amont et servir de réserve technique efficace.

L'ère Ningde est également en action. Le 29 juillet 2021, CATL a lancé la première génération de batteries sodium-ion. La densité d'énergie unique de la cellule de batterie atteint 160 Wh/kg ; charge à température ambiante pendant 15 minutes, la puissance peut atteindre plus de 80%; dans l'environnement à basse température de -20 ℃, il a également un taux de rétention de décharge de plus de 90 % ; l'efficacité de l'intégration du système peut atteindre 80 % ci-dessus.

En janvier 2022, le Ningde Times a annoncé que, selon le document "Roadmap for Sodium-ion Batteries in 2021" rédigé conjointement par des scientifiques de l'Université de Lancaster, de l'Université de Cambridge et d'autres institutions au Royaume-Uni, et selon les recommandations de certains sodium-ion Selon des informations publiques, les principales batteries sodium-ion au monde ont atteint une densité d'énergie de 100Wh/kg à 160Wh/kg (par exemple, la densité d'énergie des batteries sodium-ion de Faradion en 2021 a atteint 150Wh/kg). Ningde Times a déclaré que la densité énergétique des cellules de batterie sodium-ion de deuxième génération dépassera 200 Wh/kg. Il faut savoir que la densité d'énergie la plus élevée d'une cellule de batterie lithium fer phosphate n'est que d'environ 210Wh/kg.

Ainsi, le schéma directeur des batteries sodium-ion élaboré à l'époque Ningde continue d'attirer de nouveaux entrants.

Le 24 octobre, Chuanyi Technology a déclaré qu'en raison de la forte demande en aval, le projet de batterie sodium-ion Chuanyi Na-ion prévoyait initialement de construire une capacité de production de 2 GWh dans la première phase et une capacité de production de 8 GWh dans la deuxième phase. La première phase de construction de la capacité de production de 4,5 GWh et la deuxième phase de construction de la capacité de production feront des plans d'expansion de suivi en fonction de l'avancement du projet de la première phase.

Le matin du 27 octobre, Chuanyi Technology a annoncé que l'équipement de ligne pilote de batterie sodium-ion de la société avait été installé, débogué et mis en production. Le nombre de cycles n'est pas inférieur à 4000 fois.

Le journaliste du "Daily Economic News" a appris que la première phase du projet d'électrolyte de 150 000 tonnes de Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. a commencé la construction le 23 octobre et devrait être achevée d'ici la fin décembre. La demande de batteries ioniques, la valeur de sortie peut atteindre 10 milliards de yuans.

Le 21 octobre, les dossiers des relations avec les investisseurs de CATL ont également montré que l'industrialisation des batteries sodium-ion de la société progresse sans heurts et que la configuration de la chaîne d'approvisionnement prendra un certain temps. Il a négocié avec certains clients de voitures particulières et le produira officiellement en série l'année prochaine.

La bataille des trois voies techniques

Dans le domaine des cathodes de batteries lithium-ion, le phosphate de fer lithium est « intriqué » avec le lithium ternaire depuis de nombreuses années.

Dans le domaine des batteries sodium-ion, il existe également de nombreux litiges concernant le choix des matériaux de cathode. Les oxydes en couches, le bleu de Prusse (blanc) et les polyanions sont représentatifs de ceux-ci. Il est entendu que les oxydes en couches se concentrent sur la densité d'énergie; Le bleu de Prusse (blanc) se concentre sur le faible coût ; les polyanions se concentrent sur la vie du cycle.

À l'heure actuelle, la première génération de batteries sodium-ion de l'ère Ningde utilise des matériaux blancs prussiens; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée Zhongke Haina) adopte la voie des oxydes en couches ; anion.

L'analyste de Xinyu Information, Zhang Jinhui, estime : "Les trois voies sont menées simultanément, et il n'est pas certain qui gagnera."

C'est parce qu'il y a des avantages et des inconvénients pour les trois itinéraires. Zhang Jinhui a déclaré que les oxydes en couches sont actuellement la direction principale des batteries sodium-ion en raison de leur densité d'énergie élevée, de leurs excellentes performances de cycle, de leurs bonnes performances de taux et de leurs excellentes performances globales. Cependant, il existe également des inconvénients tels qu'une mauvaise stabilité dans l'air, une gelée facile de la suspension et une capacité en grammes instable.

Cependant, le personnel concerné de Chuanyi Technology a déclaré en réponse à la question du journaliste du "Daily Economic News" que les oxydes en couches ont diverses voies techniques et différentes solutions aux problèmes connexes. Lui-même n'a pas entendu le personnel technique de l'entreprise parler de batteries au sodium. Le matériau d'électrode positive présente le problème de la génération de gaz à haute température d'oxydes en couches.

"Le plus gros problème avec le blanc de Prusse est l'eau de cristallisation. Le bleu de Prusse (blanc) est également toxique et son recyclage coûte très cher." Zhang Jinhui a déclaré que l'électrode positive au bleu de Prusse libère des gaz hautement toxiques tels que l'acide cyanhydrique et le gaz cyanure lorsqu'elle est thermiquement hors de contrôle. La préparation du cyanure implique du cyanure de sodium hautement toxique et des qualifications spéciales sont requises pour la production et l'approvisionnement.

Selon le personnel concerné de Transart Technology, les polyanions ont une stabilité élevée et sont plus faciles à fabriquer que les oxydes en couches, mais leur densité d'énergie est également beaucoup plus faible et ils sont principalement utilisés pour le stockage d'énergie à grande échelle. Zhang Jinhui a également déclaré qu'il n'y avait pas beaucoup de fabricants qui adoptaient la voie des polyanions.

Les membres du personnel susmentionnés ont également déclaré que Transart Nadian utilise une voie technique d'oxydes et de polyanions en couches pour l'électrode positive et de carbone dur pour l'électrode négative. "L'industrie est parvenue à un consensus sur la voie technique des batteries au sodium. L'industrie n'a pas rejeté d'autres voies techniques, mais certains problèmes d'autres voies techniques ne peuvent être résolus en peu de temps." Le membre du personnel croit.

Shao Junhua a conclu : « Premièrement, il est nécessaire d'améliorer la production de gaz à cycle à haute température ; deuxièmement, il est nécessaire d'améliorer la charge du cycle à basse température ; troisièmement, il est nécessaire d'améliorer la durée de vie du cycle à haute tension. En ce qui concerne les fabricants d'électrolytes sont concernés, il faut partir de nouveaux additifs et trouver la direction. Ce n'est qu'à force de rigueur que l'industrialisation des batteries sodium-ion pourra se faire."

En résumé, de nombreuses technologies de batteries sodium-ion sont encore à l'étude. À en juger par les réserves de brevets actuelles, CATL en Chine et Faradion au Royaume-Uni sont à la pointe de l'industrie.

Les données de Wisdom Bud montrent que Ningde Times et ses filiales ont actuellement plus de 110 demandes de brevet dans le domaine des batteries sodium-ion, dont plus de 40 brevets d'invention autorisés, principalement dans des domaines connexes tels que les matériaux actifs positifs, le bleu de Prusse et le courant positif. collectionneurs.

Zhongke Haina et ses sociétés affiliées ont actuellement plus de 30 demandes de brevet dans le domaine des batteries sodium-ion, dont 7 brevets d'invention autorisés, principalement dans des domaines connexes tels que les matériaux d'électrode positive, les matériaux d'électrode négative et les composants de batterie ; Le personnel a déclaré que la société détient actuellement 60 à 70 brevets dans le domaine des batteries sodium-ion.

En ce qui concerne les fabricants étrangers, British Faradion et ses filiales ont actuellement plus de 110 demandes de brevet dans le domaine des batteries sodium-ion, dont plus de 40 brevets d'invention autorisés, principalement dans des domaines connexes tels que les électrodes de batterie, les électrolytes et les métaux alcalins ; American Natron Energy et ses sociétés affiliées ont actuellement plus de 10 demandes de brevet dans le domaine des batteries sodium-ion, dont 6 brevets d'invention autorisés, principalement dans des domaines connexes tels que les électrodes de batterie, les métaux de transition et les cyanures métalliques. En outre, Kishida Chemical détient actuellement un total de 17 demandes de brevet et la société ne détient aucun brevet directement lié aux batteries sodium-ion.

Par conséquent, Wisdom Buds estime que les batteries sodium-ion, en tant que domaine de recherche et développement de pointe, sont actuellement activement déployées par divers fabricants et que le volume des réserves de brevets continue de croître. En comparaison, Ningde Times et British Faradion ont des réserves relativement riches dans le domaine des batteries sodium-ion, qui ont toutes deux dépassé les 100 pièces.

"Batterie PPT" ? Il reste encore de nombreux problèmes à résoudre dans la production d'électricité au sodium

L'ère des batteries sodium-ion est-elle vraiment là ?

Le 10 novembre, un journaliste du "Daily Economic News" a visité Transart Technology et sa filiale Transart Nadian à Gaoyou, Jiangsu. Le panneau sur place montre que le projet d'électricité au sodium de Chuanyi couvre une superficie d'environ 140 mu, prévoit d'investir 1 milliard de yuans et prévoit de construire 150 000 tonnes d'électrolyte de batterie aux ions sodium (lithium).

Le journaliste a vu sur les lieux que la construction de l'usine du projet de la première phase était achevée, que les fondations étaient en train d'être posées sur le chantier de construction du projet de la deuxième phase et que les ouvriers construisaient des échafaudages. La personne concernée en charge de la partie construction a déclaré aux journalistes que les équipements de la première phase du projet sont entrés sur le site les uns après les autres et qu'ils devraient être mis en production en janvier 2023.

En ce qui concerne l'avancement de la construction actuelle du projet de batterie sodium-ion, le 10 novembre, le personnel de Transart Technology a déclaré que le projet de batterie au sodium et le projet d'électrolyte de la société couvrent une superficie totale de plus de 400 acres, avec une zone de construction totale de 120 000 mètres carrés. mètres, dont ligne pilote de 200 MWh Il a été mis en production le 27 octobre. La ligne pilote utilise une superficie d'usine de plus de 6 000 mètres carrés, avec un investissement total d'environ 50 millions de yuans et l'achat de plus de 100 ensembles d'équipements .

"Avant la mise en production de la ligne pilote, les matériaux d'anode et de cathode étaient déjà en production, et l'électrolyte a été obtenu par sous-traitance au stade initial, et sera fourni indépendamment au stade ultérieur. La capacité de production est adaptée." Le membre du personnel a déclaré que l'usine de la première phase du projet est presque construite, la deuxième phase est en construction et la première phase du projet sera mise en production au début de 2023. Il y aura un processus d'accélération capacité de production dans le suivi, qui prendra environ deux à trois ans. mois.

Le membre du personnel a également déclaré que l'entreprise travaille sur toute la chaîne industrielle des batteries au sodium. Le matériau d'électrode positive du projet de première phase produit principalement des oxydes en couches et la formule de l'électrolyte est mature, ce qui occupe déjà la position de leader dans l'industrie.

Différent du projet de promotion "en plein essor" de Chuanyi Technology, de nombreux experts de l'industrie ont déclaré lors d'entretiens avec des journalistes que la production de masse de batteries sodium-ion pourrait ne pas être facile.

"Bien que les batteries au sodium et les batteries au lithium soient des produits de la même époque, il y a un grand écart. À l'heure actuelle, chacune d'entre elles est encore au stade de laboratoire, et il y en a peu sur le marché. D'autres sont (restent) 'PPT'" , estime Zhang Jinhui, « Les batteries sodium-ion sont temporairement difficiles à utiliser dans le domaine des batteries de puissance, et il y a encore un gros écart entre le stockage d'énergie et le lithium fer phosphate. En termes de coût, c'est en effet 40 % de moins. le nombre de cycles est inférieur à la moitié et le recyclage des déchets n'a ni valeur ni coût. , Le lithium fer phosphate est imbattable dans le stockage de l'énergie.

En ce qui concerne les difficultés techniques des batteries sodium-ion, Shao Junhua a déclaré sans ambages : « Les matériaux d'électrodes positives n'ont pas encore été mis en production à grande échelle ; la stabilité du cycle des matériaux d'électrodes positives doit être améliorée. Des batteries lithium-ion ont été développées. pendant de nombreuses années. Par exemple, la durée de vie du phosphate de fer au lithium peut atteindre 10 000 fois. De plus, l'électrode négative ne peut actuellement choisir que du carbone dur, qui a une faible efficacité coulombique pour la première charge et le remplacement de l'ensemble de la batterie, et le prix est également élevé.

Ce qui précède est un problème en termes de matériaux d'électrode positive. De plus, en termes d'électrolyte, Shao Junhua a déclaré : "Actuellement, l'électrolyte est encore au stade de tâtonnement, et l'hexafluorophosphate de sodium est principalement utilisé sur le marché." En termes de batteries, Shao Junhua estime que la densité d'énergie d'une seule cellule est faible, seulement au début 100Wh/kg .

L'indicateur le plus critique de la cellule de la batterie est la densité d'énergie. L'analyste de Longzhong Information, Wang Juan, estime : « Le diamètre des ions sodium est plus grand que celui des ions lithium, et la densité d'énergie des batteries sodium-ion n'est certainement pas aussi bonne que celle des batteries lithium-ion en termes de volume. conductivité, l'insertion et l'élimination des ions sodium est plus difficile que celle des ions lithium. Les ions lithium sont plus gros, il est donc plus difficile pour les ions sodium de circuler. Cela devrait être amélioré par le choix des voies techniques, et la principale difficulté est densité d'énergie."

"En laboratoire, le nombre de cycles (batteries sodium-ion) peut en effet atteindre le niveau de phosphate de fer lithium, mais ce ne sont que des données de laboratoire, et il y a une certaine différence avec les résultats de la production industrielle à grande échelle." Wang Juan estime que « (batteries sodium-ion) ) La production de masse est possible en 2023, c'est un peu difficile à appliquer aux batteries de puissance, mais c'est toujours possible de les utiliser dans le stockage d'énergie.

En outre, Wang Juan a également déclaré : « En théorie, le coût des batteries sodium-ion est bien inférieur à celui des batteries lithium-ion. Mais à l'heure actuelle, les batteries lithium-ion ont été produites en masse et la chaîne industrielle des batteries sodium-ion n'a pas été établie. Il n'y a actuellement aucun avantage de coût par rapport aux batteries lithium-ion.