Lors du Forum sur les matériaux de batteries du CLNB 2025 (10e) Exposition de la chaîne industrielle des nouvelles énergies organisé par SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), Songhua Zhou, directeur général de Guizhou Phosphate Chemical New Energy Technology Co., Ltd., a discuté du sujet « Innovation technologique des nouvelles énergies axée sur le phosphore pour un avenir vert - Les matériaux à base de phosphore renforcent le développement de haute qualité de l'industrie des nouvelles énergies ».
Opportunités et défis à l'ère de l'industrie des nouvelles énergies
L'Administration nationale de l'énergie a publié les statistiques nationales de l'industrie électrique de 2024, qui montrent que la capacité installée cumulative de production d'électricité a atteint environ 3,35 milliards de kW, soit une augmentation de 14,6 % en glissement annuel. Parmi ces installations, les installations d'énergie solaire ont atteint environ 890 millions de kW, soit une augmentation de 45,2 % en glissement annuel, tandis que les installations d'énergie éolienne ont atteint environ 520 millions de kW, soit une augmentation de 18,0 % en glissement annuel. À la fin de 2024, les nouvelles installations photovoltaïques de la Chine se classaient au premier rang mondial pour la douzième année consécutive, et leurs installations cumulées étaient en tête du monde pour la dixième année consécutive.
En janvier-février 2025, la production et les ventes de VNE ont atteint respectivement 1,903 million et 1,835 million d'unités, soit une augmentation de 52 % en glissement annuel. Les ventes de VNE représentaient 40,3 % des ventes totales de nouveaux véhicules.
Matériaux à base de phosphore : la « clé » de l'industrie des nouvelles énergies
Le phosphore : largement présent dans la nature, il revêt une importance capitale pour la vie, l'industrie et l'environnement.
Assurer la sécurité alimentaire nationale - « La Chine nourrit 21 % de la population mondiale avec 9 % des terres arables mondiales, tout en consommant 33 % des engrais mondiaux. »
Assurer la sécurité énergétique nationale - La Chine est le deuxième pays au monde en termes de réserves de minerai de phosphate et le premier producteur mondial de minerai de phosphate. L'application du phosphore dans l'industrie des nouvelles énergies est de plus en plus répandue, notamment dans les matériaux de batteries et les technologies de stockage de l'énergie (ESS), offrant un immense potentiel.
Les batteries LFP, avec des avantages tels qu'un faible coût, une bonne sécurité, une capacité spécifique élevée, d'excellentes performances à haute température, une puissance de sortie élevée, une longue durée de vie et un respect de l'environnement, sont largement utilisées dans les VNE populaires d'un prix inférieur à 250 000 yuans, tels que la Zeekr 001, la XPeng P7i, la Tesla Model Y et la Xiaomi SU7.
En janvier-février 2025, les installations cumulées de batteries de traction en Chine ont atteint 73,6 GWh, dont 15,0 GWh de batteries NMC et 58,6 GWh de batteries LFP, représentant 79,6 % des installations totales, soit une augmentation de 199,9 % en glissement annuel.
LFMP : avec des performances de sécurité comparables à celles des batteries LFP, il offre une densité d'énergie plus élevée (10 % à 20 % plus élevée) et de meilleures performances de décharge à basse température, ce qui en fait un matériau amélioré pour les batteries LFP. Son application dans les batteries de traction a progressivement augmenté ces dernières années.
En raison de problèmes tels que la dissolution du manganèse, les professionnels du secteur pensent que le LFMP complétera les batteries LFP et NMC à l'avenir, répondant à des applications de marché plus différenciées.
Batterie sodium-ion
Les batteries sodium-ion ont suscité un vif intérêt en raison de leurs ressources abondantes et de leur haute sécurité. Elles sont principalement divisées en trois voies techniques : les oxydes stratifiés, les polyanions et les analogues du bleu de Prusse, chacune présentant des caractéristiques distinctes en termes de performances, de coûts et de scénarios d'application.
Parmi elles, les polyanions tels que le phosphate de vanadium et de sodium (Na₃V₂(PO₄)₃, NVP) et le pyrophosphate de fer et de sodium (Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇, NFPP) offrent des avantages tels qu'une longue durée de vie (jusqu'à 10 000 cycles) et une haute sécurité, ce qui les rend adaptés comme matériaux cathodiques pour les batteries ESS.
Batterie à l'état solide
Haute densité d'énergie, résistance aux environnements extrêmes et longue durée de vie.
Les batteries tout-solides sont reconnues comme l'une des solutions de choix pour les batteries de nouvelle génération et un enjeu stratégique clé dans la technologie des batteries de nouvelle génération.
Selon un rapport du cabinet de recherche mondial SNE Research, l'offre mondiale de batteries lithium-ion liquides passera de 687 GWh en 2023 à 2 943 GWh d'ici 2030, soit une multiplication par 4,3, représentant plus de 95 % du marché des batteries. Dans le même temps, l'offre mondiale de batteries tout-solides passera de 0,2 GWh en 2025 à 131 GWh, avec un taux de pénétration du marché d'environ 4 %.
Électrolyte solide à base d'oxyde
Large fenêtre électrochimique, bonne stabilité chimique et haute résistance mécanique, mais avec un contact interfacial médiocre et des risques de fragilité lors du traitement mécanique.
La recherche et le développement des électrolytes solides à base d'oxyde sont très actifs en Chine. Parmi eux, le phosphate de lithium, d'aluminium et de titane (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, LATP) a atteint une certaine échelle de production et commence à être utilisé dans l'industrie des batteries à l'état solide.
Électrolyte solide à base de sulfure
Haute conductivité ionique, faible densité, bonne ductilité, mais mauvaise stabilité électrochimique et chimique et coût élevé.
Les sulfures offrent une haute conductivité ionique, une bonne ductilité et une faible dureté, ce qui est bénéfique pour améliorer le contact interfacial avec les matériaux d'électrode. Actuellement, les principaux acteurs de l'industrie des batteries au lithium (CATL, SDI, SK, LG, Panasonic) adoptent cette voie technique comme leur principale voie technique.
Phosphore noir
Phosphore noir : avec une structure bidimensionnelle en couches unique et d'excellentes propriétés physico-chimiques, il possède une capacité spécifique théorique pouvant atteindre 2 596 mAh/g (dépassant largement les 372 mAh/g du graphite), améliorant considérablement la densité d'énergie des batteries. Il est prometteur en tant que matériau d'anode pour les batteries lithium/sodium-ion. Sa haute conductivité et sa grande surface spécifique le rendent adapté aux dispositifs ESS à haute puissance, présentant un immense potentiel d'application dans les domaines de l'électronique, de l'énergie et de la biomédecine ces dernières années.
Perspectives : une voie gagnant-gagnant pour les matériaux à base de phosphore et l'industrie des nouvelles énergies
Mettre l'accent sur la « concurrence de la valeur » plutôt que sur la concurrence des prix, favoriser le développement collaboratif de la chaîne industrielle et optimiser la répartition des capacités.
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