Les batteries au sodium-ion progressent discrètement mais de manière significative.
L'une des forces motrices de l'essor du secteur des véhicules à énergies nouvelles (VEN) est l'innovation continue dans la technologie des batteries.
Outre les batteries lithium-ion, qui constituent la technologie dominante, les technologies émergentes telles que les batteries à l'état solide et les batteries au sodium-ion gagnent également en popularité et devraient remodeler le paysage industriel.
Sous les projecteurs de l'évolution technologique, les batteries au sodium-ion, telles des cultivateurs pragmatiques, sont passées discrètement du laboratoire à l'industrialisation.
HiNa Battery a annoncé le 28 mars le lancement mondial d'une solution de batteries au sodium-ion pour les véhicules utilitaires, une initiative qui marque sans aucun doute une étape critique dans l'application des batteries au sodium-ion. Dans le même temps, CATL et BYD, en tant que leaders de l'industrie des batteries, ont également révélé leurs récents progrès dans le développement des batteries au sodium-ion.
« Les batteries au sodium-ion sont désormais arrivées au stade de l'industrialisation et les applications à grande échelle sont sur le point de démarrer. Nous sommes à la veille d'une percée dans l'industrie des batteries au sodium-ion et l'explosion du marché est imminente », a souligné Li Shujun, directeur général de Beijing HiNa Battery Technology Co., Ltd., lors d'un entretien avec Gasgoo.
Derrière l'entrée de l'industrie des batteries dans l'ère des TWh, l'industrie des batteries au lithium continue de faire face à des défis tels que les contraintes de ressources, les prix du carbonate de lithium et les performances de sécurité.
Face au « dilemme » des batteries au lithium, la technologie des batteries au sodium-ion peut-elle devenir l'« antidote » et ouvrir un nouveau chapitre pour l'industrie ? La réponse est en train d'émerger.
Signaux industriels derrière l'évolution technologique
Selon les données publiées par la China Automotive Power Battery Industry Innovation Alliance (appelée « Power Battery Alliance »), au premier trimestre de l'année dernière, la capacité installée des batteries au sodium-ion a atteint 0,7 MWh, CATL étant la seule entreprise de batteries de soutien. En juillet, la capacité installée était passée à 1,5 MWh, avec Farasis Energy et HiNa Battery rejoignant CATL en tant qu'entreprises de batteries de soutien.
Il est indéniable que cela marque l'entrée accélérée des batteries au sodium-ion chinoises dans la phase d'application commerciale. En conséquence, les batteries au sodium-ion ont récemment connu de nombreux nouveaux développements, la solution de batteries au sodium-ion pour les véhicules utilitaires de HiNa Battery se démarquant particulièrement.
Avec l'avènement de l'ère de l'électrification globale, l'électrification menée par les véhicules de tourisme a été largement achevée et le marché des énergies nouvelles s'engage simultanément dans l'électrification des véhicules utilitaires. Selon Li Shujun, le marché des véhicules utilitaires offre de vastes perspectives et des scénarios d'application diversifiés. À l'exception des autobus urbains, le taux d'électrification des autres scénarios de véhicules utilitaires est généralement inférieur à 10 %. Avec le développement rapide de l'industrie, les utilisateurs finaux exigent des performances plus élevées des systèmes de batteries de traction.
Dans ce contexte, la solution de batteries au sodium-ion pour les véhicules utilitaires de HiNa Battery présente trois caractéristiques clés : « moins d'installation, charge rapide et utilisation multiple », marquant la première application mondiale des batteries au sodium-ion dans les camions électriques lourds.
Il est rapporté que la solution propose quatre modèles de produits - Haixing K150, Haixing K210, Haixing K280 et Haixing K350 - adaptés aux besoins différenciés de divers scénarios. Les deux premiers produits sont conçus pour le transport à courte distance, tandis que les deux derniers sont précisément positionnés pour répondre aux exigences techniques du secteur de la logistique et du transport.
Les données du produit montrent que les cellules de batterie utilisées dans cette solution atteignent une densité d'énergie supérieure à 165 Wh/kg, peuvent être chargées à 100 % en 20 à 25 minutes et maintiennent une durée de vie de plus de 8 000 cycles en mode de charge rapide. La capacité restante de la batterie peut être mesurée avec précision à moins de 2 % et l'élévation de température pendant la charge rapide est ≤10 °C. Combinée à l'avantage de performance d'une décharge stable sur une large plage de températures allant de -40 °C à 45 °C, la solution réduit efficacement les pertes d'énergie de la batterie, améliore considérablement l'utilisation de l'énergie et fournit un soutien fiable en toutes conditions météorologiques pour les véhicules utilitaires.
Alors, pourquoi les entreprises ciblent-elles le secteur des véhicules utilitaires pour les applications des batteries au sodium-ion ?
Yuan Shuai, secrétaire général adjoint de la Zhongguancun IoT Industry Alliance, a déclaré que les véhicules utilitaires ont des exigences élevées en matière de coût, de sécurité et de stabilité des batteries, domaines dans lesquels les batteries au sodium-ion excellent. Le marché des véhicules utilitaires, en tant que point de rupture pour les batteries au sodium-ion, offre des perspectives de marché optimistes et des attentes de production en série.
En ce qui concerne l'innovation technologique dans l'industrie des batteries, Robin Zeng a déclaré un jour : « L'industrie des batteries est pleine de défis, en particulier dans l'exploration continue de l'électrification et de la chimie. Ce n'est que par une innovation constante que l'on peut être leader sur le marché. »
Depuis le lancement officiel de sa première génération de batteries au sodium-ion en juillet 2021, CATL s'est engagée à libérer le potentiel des batteries au sodium-ion et à les mettre en lumière.
Notamment, CATL a également révélé lors d'une récente conférence téléphonique sur les résultats que des progrès significatifs avaient été réalisés dans le développement de sa deuxième génération de batteries au sodium-ion, avec des indicateurs de performance se rapprochant de ceux des batteries LFP actuellement dominantes. De plus, les avantages en termes de coûts deviendront plus prononcés avec les applications à grande échelle.
Le rapport annuel de BYD, publié le 24 mars, a révélé son projet de R&D sur les batteries au sodium-ion : atteindre une capacité de cellule de batterie de 200 Ah, une performance de cycle de plus de 10 000 cycles et une sécurité, une puissance et des performances à haute/basse température supérieures à celles des batteries au lithium. L'entreprise a également mis en œuvre avec succès des systèmes de stockage de l'énergie au niveau du MWh.
Agissant comme un « équilibreur » pour l'industrie des batteries au lithium
Selon les statistiques de la Power Battery Alliance, y compris toutes les batteries de traction pour véhicules et la plupart des batteries de stockage de l'énergie, la Chine a produit et vendu respectivement 1 096,8 GWh et 1 039,5 GWh de batteries lithium-ion en 2024. Cela indique qu'après une croissance antérieure, l'industrie des batteries au lithium de la Chine est entrée dans l'ère des TWh.
Derrière cette glorieuse réalisation de l'ère des « TWh » se cache la confiance inébranlable des entreprises en amont et en aval de la chaîne industrielle des batteries au lithium dans les perspectives du marché, leur poursuite inlassable de l'innovation technologique et leurs dispositions stratégiques visionnaires. Cependant, le paysage concurrentiel sévère auquel l'industrie des batteries au lithium est actuellement confrontée ne peut être ignoré, les problèmes tels que les guerres de prix et les défis opérationnels devenant de plus en plus apparents.
Par exemple, les fluctuations des prix du carbonate de lithium ont provoqué des turbulences dans la chaîne industrielle. Poussées par la forte hausse des ventes nationales de VEN, les batteries au carbonate de lithium étaient en pénurie depuis 2021, entraînant une hausse continue des prix du carbonate de lithium. Au fur et à mesure que l'offre s'est progressivement saturée, les prix du carbonate de lithium ont commencé à baisser à partir de la fin de 2022 et ont continué à diminuer depuis.
Autrefois, le « lithium » était la clé du succès. Maintenant, avec le ralentissement de la demande des utilisateurs finaux, les prix du lithium sont à la baisse. Cela a également fait vivre aux entreprises de la chaîne industrielle des batteries au lithium un « roller coaster » dans leurs activités. Ganfeng Lithium, surnommé le « roi du lithium », a enregistré une perte en 2024, marquant sa première perte depuis son introduction en bourse en 2010.
En revanche, les batteries au sodium-ion sont très attendues en raison de leur rentabilité et de leur capacité à surmonter les goulets d'étranglement des ressources. Les batteries au sodium-ion ne contiennent pas de lithium ni de cobalt, éléments essentiels pour les batteries de traction traditionnelles. De plus, l'abondance de sodium dans la croûte terrestre est de 2,75 %, soit 400 fois celle du lithium. BYD a également mentionné dans son rapport financier que l'abondance mondiale des ressources en sodium peut atténuer efficacement le risque de pénurie de ressources en lithium.
Certains initiés de l'industrie ont également commenté : « La technologie des batteries au sodium-ion est arrivée au bon moment. Avec les fluctuations des prix du carbonate de lithium comme un roller coaster, cela a quelque peu soulagé la pression sur les constructeurs automobiles. »
Hu Yongsheng, directeur du laboratoire d'énergie propre de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, a déclaré publiquement : « Une fois que les batteries au sodium-ion atteindront une production à grande échelle, elles agiront comme un « équilibreur » pour le développement de l'industrie des batteries au lithium en Chine, empêchant les prix des batteries au lithium de fluctuer aussi violemment qu'auparavant. »
De plus, les problèmes de sécurité des batteries au lithium persistent toujours. Auparavant, les batteries au lithium étaient très recherchées par les entreprises et le marché en raison de leur haute densité d'énergie. Maintenant, à mesure que le taux de pénétration des VEN augmente progressivement, les problèmes de sécurité des batteries au lithium deviennent de plus en plus importants.
Li Shujun a déclaré que la capacité de charge rapide des batteries au sodium-ion, qui leur permet d'être complètement chargées tout en maintenant une longue durée de vie de cycle, leur confère un net avantage par rapport aux batteries lithium-ion, y compris les futures batteries à l'état solide. BYD a également mentionné dans son rapport financier que ses batteries de stockage de l'énergie au sodium-ion offrent une sécurité, une performance de cycle et des coûts raisonnables et contrôlables supérieurs, renforçant encore la compétitivité de ses produits.
Face au « dilemme » des batteries au lithium, les batteries au sodium-ion les complètent parfaitement. Par conséquent, Yuan Shuai estime que le développement des batteries au sodium-ion devrait être abordé avec objectivité et rationalité. À l'avenir, les batteries au sodium-ion et les batteries au lithium coexisteront dans une relation complémentaire et mutuellement bénéfique.
On peut dire que les batteries au sodium-ion, avec leurs avantages de ressources abondantes, de faible coût et de haute sécurité, s'intègrent rapidement dans la chaîne industrielle des énergies nouvelles en tant que complément important aux batteries au lithium, offrant une nouvelle voie technologique pour la transformation énergétique mondiale.
Prêts à défier la gamme de batteries LFP
En regardant en arrière sur le développement des batteries sodium-ion dans le secteur automobile, on constate qu'il s'agit d'un parcours de progrès constant et d'amélioration des performances des produits.
En juillet 2021, CATL a présenté sa première génération de batteries sodium-ion, qui peuvent être appliquées à divers scénarios de transport électrifié, en excellant notamment dans les régions à très basse température, tout en étant suffisamment flexibles pour répondre aux besoins d'application du secteur du stockage de l'énergie. En avril 2023, lors de la soirée de la marque Chery iCAR, CATL a annoncé que les batteries sodium-ion feraient leurs débuts dans les modèles Chery.
Fin 2023, le premier modèle de voiture électrique pure A00 équipé de batteries sodium-ion, le JMC E200, développé conjointement par Farasis Energy et JMC New Energy, est officiellement sorti de l'usine.
En janvier 2024, JAC Ywei a officiellement commencé la livraison en série de la version batteries sodium-ion de la « Flower Fairy » à Anqing, dans la province de l'Anhui. Le modèle est équipé de cellules de batteries cylindriques sodium-ion 32140 fournies par HiNa Battery, avec une capacité de cellule unique de 12 Ah et une densité d'énergie ≥ 130 Wh/kg, adoptant une voie technique d'oxyde à base de cuivre en couches + carbone dur.
Alors, à quel stade en sont-elles les batteries sodium-ion aujourd'hui ? Selon Li Shujun, « Nous sommes à la veille d'une percée dans l'industrie des batteries sodium-ion, et l'explosion du marché est imminente. Tout dépend de qui pourra donner le coup de pouce final. »
Il est rapporté que BYD s'est également engagée à développer un nouveau système chimique offrant une durée de vie ultra-longue, une sécurité exceptionnelle et un coût extrêmement bas, ayant établi le processus de production des batteries sodium-ion et mis en œuvre des systèmes de stockage de l'énergie de niveau MWh, jetant ainsi des bases solides pour l'application à grande échelle des batteries sodium-ion.
CATL n'a jamais abandonné le développement des batteries sodium-ion. Lorsque CATL a présenté sa première génération de batteries sodium-ion en 2021, sa batterie hybride lithium-sodium innovante a également fait ses débuts lors de l'événement de lancement. En octobre de l'année dernière, CATL a présenté la batterie hybride XuanYao Super pour les modèles à prolongation d'autonomie/hybrides, qui est la meilleure illustration de la complémentarité lithium-sodium.
La technologie d'intégration de système de batterie AB lithium-sodium pionnière de CATL intègre les batteries sodium-ion et lithium-ion dans le même pack de batteries, la batterie sodium-ion étant placée dans la zone à basse température du PACK, brisant ainsi la limite à basse température du système et augmentant la plage de température basse de 5 %. Cela compense non seulement les lacunes actuelles en matière de densité d'énergie des batteries sodium-ion, mais tire également parti de leurs excellentes performances à basse température, créant ainsi une solution « 1+1>2 ».
Actuellement, la batterie hybride XuanYao Super a été mise en œuvre dans les modèles de Li Auto, Avatr, Deep Blue, Changan Qiyuan et Neta Auto, avec environ 30 modèles de plusieurs marques devant être équipés de cette technologie.
CATL a en outre déclaré que la percée de la technologie de batterie sodium-ion de deuxième génération devrait apporter de nouveaux facteurs concurrentiels à l'industrie des nouvelles énergies.
Wu Kai, scientifique en chef chez CATL, a précédemment déclaré que la batterie sodium-ion de deuxième génération a été développée et est capable de fonctionner normalement dans des environnements extrêmement froids. Wu Kai a également mentionné que la batterie sodium-ion de deuxième génération devrait être lancée en 2025, avec la capacité de se décharger normalement à des températures aussi basses que -40 °C, une performance révolutionnaire qui la rend prometteuse pour des applications à grande échelle dans les régions extrêmement froides.
Actuellement, les batteries LFP ont généralement une densité d'énergie de 120-180 Wh/kg. Compte tenu de l'objectif fixé par Robin Zeng lors de la présentation de la première génération de batteries sodium-ion en 2021 - développer la prochaine génération de batteries sodium-ion avec une densité d'énergie supérieure à 200 Wh/kg - on peut en déduire que la batterie sodium-ion de deuxième génération de CATL devrait correspondre, voire dépasser, la densité d'énergie des batteries LFP. Dans une interview précédente, Robin Zeng a exprimé sa confiance dans les produits sodium-ion de deuxième génération, estimant qu'ils remplaceront progressivement les batteries LFP dans certains petits véhicules. La chaîne industrielle se prépare à l'expansion. Selon Li Shujun, les batteries sodium-ion, avec leurs avantages uniques de recharge rapide sans dommages, de résistance aux basses températures, de sécurité en cas de surcharge et de ressources abondantes, travailleront aux côtés des batteries lithium-ion pour construire un nouvel écosystème « à double entraînement et à avantages complémentaires » dans l'industrie des nouvelles énergies, soutenant conjointement le rêve industriel d'une Chine électrique et d'un avenir vert. Il est rapporté qu'en termes de processus de fabrication, les batteries sodium-ion peuvent être parfaitement compatibles avec les équipements et processus de production des batteries lithium-ion, permettant une commutation rapide de la ligne de production et un déploiement rapide de la capacité. Dès la présentation de la première génération de batteries sodium-ion, CATL avait déjà lancé des plans d'industrialisation correspondants. En 2022, Sunwoda, en collaboration avec Ronbay Technology et l'Institut des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences, a entrepris conjointement le projet d'industrialisation des matériaux de cathode de batterie sodium-ion du MIIT, favorisant le développement coordonné de la chaîne industrielle. Le 22 mars, l'Office national de la propriété intellectuelle a annoncé un brevet de matériau d'anode de batterie sodium-ion de BTR, optimisant encore la capacité et les performances cinétiques des batteries sodium-ion, ajoutant ainsi une nouvelle percée à la technologie des batteries sodium-ion. Aujourd'hui, la capacité de la chaîne industrielle des batteries sodium-ion ne cesse de s'étendre. Dans le Sichuan, Guangdong Yangguang Technology investira dans la construction d'un projet de matériaux de cathode de batterie sodium-ion et de batterie dans la zone de développement économique de Ya'an, les deux parties ayant signé le « Contrat d'investissement dans le projet de matériaux de cathode de batterie sodium-ion et de batterie » le 7 avril. Il est rapporté que le projet, dirigé par une société d'État du groupe Yazhou, prévoit un investissement total d'environ 500 millions de yuans, la première phase consistant à construire une ligne de production de 1 000 tonnes de matériaux de cathode de batterie sodium-ion par an, la deuxième phase consistant à construire une ligne de production de 5 000 tonnes de matériaux de cathode de batterie sodium-ion par an, et la troisième phase consistant à construire une ligne de production de 1 GWh de batteries sodium-ion par an. La première phase devrait être opérationnelle cette année. Sunwoda a lancé une batterie sodium-ion à ultra-basse température en 2023, offrant une densité d'énergie élevée, une décharge à taux C élevé, une adaptabilité à ultra-basse température et une sécurité élevée, répondant aux besoins d'application des VEB et VHP de classe A00 à A, propulsant ainsi les batteries sodium-ion vers le stade pratique. De plus, les scénarios d'application des batteries sodium-ion s'élargissent progressivement. BYD est également optimiste quant au potentiel des batteries sodium-ion sur le marché des deux-roues. Selon des rapports précédents, BYD met en œuvre un projet pilote à Shenzhen pour l'application globale de deux-roues électriques à grande batterie sodium-ion cylindrique dans des scénarios de recharge et d'échange, visant à réaliser une intégration intelligente des véhicules, des armoires et des batteries. Sunwoda accélère la production en série des batteries sodium-ion, prévoyant de les introduire d'abord sur les marchés des SSE et des VE à basse vitesse. Notamment, les batteries sodium-ion, avec leurs avantages uniques, offrent une autre option pour le marché des SSE de batteries. Actuellement, dans le contexte du développement vigoureux du stockage de l'énergie de nouvelle génération, les batteries sodium-ion brillent dans le secteur des SSE. Selon Gasgoo, HiNa Battery a mis en œuvre une stratégie commerciale « à double entraînement pour les batteries de traction et les batteries de stockage de l'énergie ». Dès 2023, HiNa Battery, en collaboration avec le groupe JAC, a lancé le premier lot mondial de VEB sodium-ion. En 2024, elle a achevé la construction d'une centrale électrique SSE de batterie sodium-ion de 10 MWh avec China Southern Power Grid et d'une centrale électrique SSE de batterie sodium-ion de 100 MWh avec le groupe Datang, toutes deux entièrement connectées au réseau pour une exploitation commerciale. Récemment, HiNa Battery a participé à la construction de la plus grande centrale électrique SSE hybride lithium-sodium du pays, le premier projet SSE de batterie sodium-ion 1P (taux de 1 heure), ouvrant la voie au modèle commercial de participation à grande échelle des batteries sodium-ion dans les opérations de réseau composite à taux C élevé et bas, fournissant une solution innovante pour la stabilité dynamique du réseau électrique dans le cadre d'un accès à une énergie nouvelle à forte proportion. Li Shujun a déclaré qu'à l'avenir, HiNa Battery continuera d'explorer de nouveaux scénarios d'application pour les batteries sodium-ion en fonction de leurs avantages uniques. On peut constater que, du point de vue de l'ensemble de la chaîne industrielle, les entreprises stimulent les percées technologiques et l'industrialisation à double vitesse, tirant parti de leurs capacités matures de fabrication de batteries et d'intégration de la chaîne d'approvisionnement pour se préparer à l'expansion des batteries sodium-ion et saisir les opportunités du marché. Conclusion : Alors que les batteries lithium sont profondément confrontées à des contraintes de ressources et à des préoccupations en matière de sécurité, la technologie des batteries sodium-ion, avec ses avantages en termes de ressources, de compétitivité des coûts et de sécurité, trace une voie différenciée. De la deuxième génération de batteries sodium-ion de CATL franchissant le seuil de densité d'énergie de 200 Wh/kg à la construction par HiNa Battery d'une centrale électrique SSE hybride lithium-sodium de 100 MW, le processus d'industrialisation des batteries sodium-ion forme un cercle vertueux « percées technologiques - validation de scénarios - expansion de la capacité ». Les batteries sodium-ion ne visent pas à renverser la dynastie des batteries lithium, mais à construire un nouvel écosystème « à double entraînement » en tant que complément : les premières se concentrent sur le haut niveau de densité d'énergie, tandis que les seconds ciblent l'équilibre entre le coût et la sécurité. L'essence de cette itération technologique est une pratique vivante de la stratégie de système énergétique diversifié.
