Quels sont les avantages d’une batterie de stockage d’énergie ?

Cheminement technique de l'industrie chinoise du stockage d'énergie – Stockage électrochimique : Actuellement, les matériaux cathodiques courants des batteries au lithium comprennent principalement l'oxyde de lithium-cobalt (LCO), l'oxyde de lithium-manganèse (LMO), le phosphate de fer et de lithium (LFP) et les matériaux ternaires. Le cobaltate de lithium est le premier matériau cathodique commercialisé offrant une tension élevée, une densité de prise élevée, une structure stable et une bonne sécurité, mais un coût élevé et une faible capacité. Le manganate de lithium présente un faible coût et une tension élevée, mais ses performances cycliques et sa capacité sont médiocres. La capacité et le coût des matériaux ternaires varient en fonction de la teneur en nickel, cobalt et manganèse (en plus du NCA). La densité énergétique globale est supérieure à celle du phosphate de fer et de lithium et du cobaltate de lithium. Le phosphate de fer et de lithium présente un faible coût, de bonnes performances cycliques et une bonne sécurité, mais sa plateforme de tension et sa densité de compaction sont faibles, ce qui entraîne une faible densité énergétique globale. Actuellement, le secteur de l'énergie est dominé par le ternaire et le fer et le lithium, tandis que le secteur de la consommation est davantage axé sur le cobalt et le lithium. Les matériaux d'électrode négative peuvent être divisés en matériaux carbonés et matériaux non carbonés : les matériaux carbonés comprennent le graphite artificiel, le graphite naturel, les microsphères de carbone mésophasé, le carbone mou, le carbone dur, etc. ; les matériaux non carbonés comprennent le titanate de lithium, les matériaux à base de silicium, les matériaux à base d'étain, etc. Le graphite naturel et le graphite artificiel sont actuellement les plus utilisés. Bien que le graphite naturel présente des avantages en termes de coût et de capacité spécifique, sa durée de vie est faible et sa consistance médiocre. Cependant, les propriétés du graphite artificiel sont relativement équilibrées, avec d'excellentes performances de circulation et une bonne compatibilité avec l'électrolyte. Le graphite artificiel est principalement utilisé pour les batteries de véhicules de grande capacité et les batteries lithium grand public haut de gamme, tandis que le graphite naturel est principalement utilisé pour les petites batteries lithium et les batteries lithium grand public à usage général. Les matériaux à base de silicium dans les matériaux non carbonés font encore l'objet de recherches et de développements continus. Les séparateurs de batteries au lithium peuvent être classés en séparateurs secs et séparateurs humides selon le procédé de production, le revêtement par membrane humide étant la tendance principale. Les procédés humides et secs présentent chacun leurs avantages et leurs inconvénients. Le procédé humide présente des pores de petite taille et uniformes et un film plus fin, mais l'investissement est important, le procédé est complexe et la pollution environnementale est importante. Le procédé sec est relativement simple, à forte valeur ajoutée et respectueux de l'environnement, mais la taille des pores et la porosité sont difficiles à contrôler et le produit difficile à fluidifier.

Le cheminement technique de l'industrie chinoise du stockage d'énergie – Stockage électrochimique : Batterie plomb-acide. La batterie plomb-acide (VRLA) est une batterie dont les électrodes sont principalement constituées de plomb et de son oxyde, et dont l'électrolyte est une solution d'acide sulfurique. En charge, le dioxyde de plomb constitue l'électrode positive et le plomb la composante principale ; en décharge, le sulfate de plomb constitue l'électrode positive et la composante négative. Le principe de fonctionnement de la batterie plomb-acide est le suivant : le dioxyde de carbone et le plomb métallique spongieux constituent respectivement les substances actives positive et négative, et l'électrolyte est une solution d'acide sulfurique. Français Les avantages de la batterie plomb-acide sont une chaîne industrielle relativement mature, une utilisation sûre, un entretien simple, un faible coût, une longue durée de vie, une qualité stable, etc. Les inconvénients sont une vitesse de charge lente, une faible densité énergétique, une durée de vie courte, une pollution facile, etc. Les batteries plomb-acide sont utilisées comme alimentations de secours dans les télécommunications, les systèmes d'énergie solaire, les systèmes de commutation électroniques, les équipements de communication, les petites alimentations de secours (UPS, ECR, systèmes de sauvegarde informatique, etc.), les équipements d'urgence, etc., et comme alimentations principales dans les équipements de communication, les locomotives à commande électrique (véhicules d'acquisition, véhicules de transport automatique, véhicules électriques), les démarreurs d'outils mécaniques (perceuses sans fil, conducteurs électriques, traîneaux électriques), les équipements/instruments industriels, les caméras, etc.

Le cheminement technique de l'industrie chinoise du stockage d'énergie – Stockage électrochimique : Batterie à flux liquide et batterie sodium-soufre. La batterie à flux liquide est un type de batterie capable de stocker et de décharger de l'électricité par réaction électrochimique de paires électriques solubles sur une électrode inerte. La structure d'une batterie à flux liquide typique comprend : des électrodes positive et négative ; une chambre d'électrode entourée d'un diaphragme et d'une électrode ; un réservoir d'électrolyte, une pompe et un système de canalisations. La batterie à flux liquide est un dispositif de stockage électrochimique capable de convertir l'énergie électrique et l'énergie chimique par la réaction d'oxydoréduction de substances actives liquides, permettant ainsi le stockage et la restitution d'énergie électrique. Il existe de nombreux types et systèmes spécifiques de batteries à flux liquide. À l'heure actuelle, seuls quatre types de batteries à flux liquide sont réellement étudiés en profondeur dans le monde : la batterie à flux liquide tout-vanadium, la batterie à flux liquide zinc-brome, la batterie à flux liquide fer-chrome et la batterie à flux liquide polysulfure de sodium/brome. La batterie sodium-soufre est composée d'une électrode positive, d'une électrode négative, d'un électrolyte, d'un diaphragme et d'une enveloppe, ce qui la distingue des batteries secondaires classiques (batteries plomb-acide, batteries nickel-cadmium, etc.). Elle est composée d'une électrode fondue et d'un électrolyte solide. La substance active de l'électrode négative est du sodium métallique fondu, tandis que celle de l'électrode positive est du soufre liquide et du polysulfure de sodium fondu. L'anode de la batterie sodium-soufre est composée de soufre liquide, la cathode de sodium liquide et le tube en céramique bêta-aluminium est séparé en son centre. La température de fonctionnement de la batterie doit être maintenue au-dessus de 300 °C pour maintenir l'électrode à l'état fondu. L'évolution technique de l'industrie chinoise du stockage d'énergie : pile à combustible : pile à hydrogène. La pile à combustible à hydrogène est un dispositif qui convertit directement l'énergie chimique de l'hydrogène en énergie électrique. Le principe de base est que l'hydrogène pénètre dans l'anode de la pile à combustible, se décompose en protons gazeux et en électrons sous l'action du catalyseur. Les protons d'hydrogène formés traversent la membrane échangeuse de protons pour atteindre la cathode de la pile à combustible et se combiner à l'oxygène pour produire de l'eau. Les électrons atteignent la cathode de la pile à combustible via un circuit externe pour former un courant. Il s'agit essentiellement d'un dispositif de production d'énergie par réaction électrochimique. La taille du marché mondial du stockage d'énergie — la nouvelle capacité installée de l'industrie du stockage d'énergie a doublé — la taille du marché mondial du stockage d'énergie — les batteries lithium-ion restent la forme principale de stockage d'énergie — les batteries lithium-ion présentent les avantages d'une densité énergétique élevée, d'un rendement de conversion élevé, d'une réponse rapide, etc., et représentent actuellement la plus grande proportion de la capacité installée, à l'exception du stockage par pompage. Selon le livre blanc sur le développement de l'industrie chinoise des batteries lithium-ion (2022) publié conjointement par EVTank et l'Ivy Institute of Economics. Selon les données du livre blanc, en 2021, les expéditions mondiales totales de batteries lithium-ion s'élèveront à 562,4 GWh, soit une augmentation significative de 91 % par rapport à l'année précédente, et leur part dans les nouvelles installations mondiales de stockage d'énergie dépassera également 90 %. Bien que d'autres formes de stockage d'énergie, telles que les batteries à flux de vanadium, les batteries sodium-ion et l'air comprimé, aient également commencé à susciter un intérêt croissant ces dernières années, les batteries lithium-ion présentent toujours de grands avantages en termes de performances, de coût et d'industrialisation. À court et moyen terme, les batteries lithium-ion constitueront la principale forme de stockage d'énergie dans le monde et leur part dans les nouvelles installations de stockage d'énergie restera élevée.

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