Au cours de la période du « Treizième Plan quinquennal », la production et les ventes de véhicules à énergies nouvelles en Chine ont connu une croissance rapide, se classant au premier rang mondial pendant cinq années consécutives.On s'attend à ce que le nombre de véhicules utilisant de nouvelles énergies dépasse les 5 millions d'ici la fin de cette année.Dans le même temps, de bonnes nouvelles continuent d’arriver de Chine dans le domaine de la technologie de base des nouvelles batteries énergétiques.Chen Liquan, 80 ans, la première personne de l'industrie chinoise des batteries au lithium, a dirigé son équipe pour développer de nouveaux matériaux pour batteries.
Lancement d'une nouvelle batterie au lithium nano-silicium, avec une capacité 5 fois supérieure à celle d'une batterie au lithium traditionnelle
Chen Liquan, académicien de 80 ans de l'Académie chinoise d'ingénierie, est le fondateur de l'industrie chinoise des batteries au lithium.Dans les années 1980, Chen Liquan et son équipe ont pris l’initiative de mener des recherches sur les électrolytes solides et les batteries secondaires au lithium en Chine.En 1996, il a dirigé une équipe de recherche scientifique pour développer des batteries lithium-ion pour la première fois en Chine, a pris la tête de la résolution des problèmes scientifiques, technologiques et techniques liés à la production à grande échelle de batteries lithium-ion nationales et a réalisé l'industrialisation. de batteries lithium-ion domestiques.
À Liyang, Jiangsu, Li Hong, un protégé de l'académicien Chen Liquan, a conduit son équipe à réaliser une percée dans une matière première clé pour les batteries au lithium après plus de 20 ans de recherche technique et de production de masse en 2017.
Le matériau d'anode en nano-silicium est un nouveau matériau développé indépendamment par eux.La capacité des piles bouton fabriquées à partir de celle-ci est cinq fois supérieure à celle des piles au lithium graphite traditionnelles.
Luo Fei, directeur général de Tianmu Leading Battery Material Technology Co., Ltd.
Le silicium est largement présent dans la nature et ses réserves sont abondantes.Le composant principal du sable est la silice.Mais pour transformer le silicium métallique en matériau d’anode en silicium, un traitement spécial est nécessaire.En laboratoire, il n'est pas difficile de réaliser un tel traitement, mais la fabrication de matériaux d'anode en silicium à l'échelle d'une tonne nécessite de nombreuses recherches et expériences techniques.
L'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences étudie le nano-silicium depuis 1996 et a commencé à construire une ligne de production de matériaux d'anode en silicium en 2012. Ce n'est qu'en 2017 que la première ligne de production a été construite et elle a été continuellement ajustée. et révisé.Après des milliers d’échecs, les matériaux d’anode en silicium ont été produits en masse.Actuellement, la production annuelle de matériaux d'anode en silicium pour batteries lithium-ion de l'usine de Liyang peut atteindre 2 000 tonnes.
Si les matériaux d'anode en silicium constituent un bon choix pour améliorer la densité énergétique des batteries au lithium à l'avenir, alors la technologie des batteries à semi-conducteurs est une solution reconnue et efficace pour résoudre les problèmes actuels tels que la sécurité et la durée de vie des batteries au lithium.À l'heure actuelle, de nombreux pays développent activement des batteries à semi-conducteurs, et la recherche et le développement de la technologie des batteries au lithium à semi-conducteurs en Chine suivent également le rythme mondial.
Dans cette usine de Liyang, les drones utilisant des batteries au lithium solide développés par une équipe dirigée par le professeur Li Hong ont une autonomie de croisière 20 % plus longue que celle des drones de mêmes spécifications.Le secret réside dans ce matériau brun foncé, qui est le matériau cathodique à l'état solide développé par l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences.
En 2018, la conception et le développement d'un système de batterie à semi-conducteurs de 300 Wh/kg ont été achevés ici.Lorsqu'il est installé sur un véhicule, il peut doubler l'autonomie de croisière du véhicule.En 2019, l'Académie chinoise des sciences a établi une ligne de production pilote de batteries à semi-conducteurs à Liyang, Jiangsu.En mai de cette année, les produits ont commencé à être utilisés dans les produits électroniques grand public.
Cependant, Li Hong a déclaré aux journalistes qu'il ne s'agissait pas d'une batterie entièrement solide au sens complet du terme, mais d'une batterie quasi solide qui est constamment optimisée dans la technologie des batteries au lithium liquide.Si vous voulez que les voitures aient une plus grande autonomie, les téléphones portables ont une autonomie en veille plus longue et personne ne peut le faire. Pour que les avions volent plus haut et plus loin, il est nécessaire de développer des batteries entièrement solides plus sûres et de plus grande capacité.
De nouvelles batteries apparaissent les unes après les autres et la « Chine électrique » est en construction
Non seulement l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, mais de nombreuses entreprises explorent également de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux pour les nouvelles batteries énergétiques.Dans une nouvelle entreprise d'énergie à Zhuhai, Guangdong, un bus purement électrique est en train de recharger dans la zone de démonstration de recharge de l'entreprise.
Après plus de trois minutes de charge, la puissance restante est passée de 33 % à plus de 60 %.En seulement 8 minutes, le bus était complètement chargé, affichant 99 %.
Liang Gong a déclaré aux journalistes que les itinéraires des bus de la ville sont fixes et que le kilométrage pour un aller-retour ne dépassera pas 100 kilomètres.La recharge pendant le temps de repos du conducteur de bus peut exploiter pleinement les avantages de la recharge rapide des batteries au lithium-titanate.De plus, les batteries au lithium-titanate ont des temps de cycle.Avantages d'une longue durée de vie.
Dans l'institut de recherche sur les batteries de cette entreprise, il existe une batterie au titanate de lithium qui subit des tests de cycles de charge et de décharge depuis 2014. Elle a été chargée et déchargée plus de 30 000 fois en six ans.
Dans un autre laboratoire, des techniciens ont présenté aux journalistes des tests de chute, de piqûre d'aiguille et de coupure de batteries au titanate de lithium.Surtout après que l'aiguille en acier a pénétré dans la batterie, il n'y avait ni brûlure ni fumée et la batterie pouvait toujours être utilisée normalement., les batteries au lithium-titanate ont également une large plage de températures ambiantes.
Bien que les batteries au titanate de lithium présentent les avantages d'une longue durée de vie, d'une sécurité élevée et d'une charge rapide, la densité énergétique des batteries au titanate de lithium n'est pas suffisamment élevée, seulement environ la moitié de celle des batteries au lithium.Par conséquent, ils se sont concentrés sur des scénarios d’application qui ne nécessitent pas une densité énergétique élevée, tels que les bus, les véhicules spéciaux et les centrales électriques de stockage d’énergie.
En termes de recherche, de développement et d'industrialisation sur les batteries de stockage d'énergie, la batterie sodium-ion développée par l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences a ouvert la voie à la commercialisation.Par rapport aux batteries au plomb, les batteries sodium-ion sont non seulement plus petites, mais également beaucoup plus légères pour la même capacité de stockage.Le poids des batteries sodium-ion de même volume est inférieur à 30 % de celui des batteries plomb-acide.Sur une voiture de tourisme électrique à basse vitesse, la quantité d'électricité stockée dans le même espace augmente de 60 %.
En 2011, Hu Yongsheng, chercheur à l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences qui a également étudié sous la direction de l'académicien Chen Liquan, a dirigé une équipe et a commencé à travailler sur la recherche et le développement de la technologie des batteries sodium-ion.Après 10 ans de recherche technique, une batterie sodium-ion a été développée, qui constitue la couche inférieure de la recherche et du développement des batteries sodium-ion en Chine et dans le monde.et les domaines d'application des produits occupent une position de leader.
Par rapport aux batteries lithium-ion, l’un des principaux avantages des batteries sodium-ion est que les matières premières sont largement distribuées et bon marché.La matière première pour produire des matériaux d’électrode négative est le charbon lavé.Le prix par tonne est inférieur à mille yuans, ce qui est bien inférieur au prix de dizaines de milliers de yuans par tonne de graphite.Un autre matériau, le carbonate de sodium, est également riche en ressources et bon marché.
Les batteries sodium-ion ne sont pas faciles à brûler, offrent une bonne sécurité et peuvent fonctionner à moins 40 degrés Celsius.Cependant, la densité énergétique n’est pas aussi bonne que celle des batteries au lithium.Actuellement, ils ne peuvent être utilisés que dans les véhicules électriques à basse vitesse, les centrales électriques de stockage d’énergie et d’autres domaines nécessitant une faible densité énergétique.Cependant, l'objectif des batteries sodium-ion est d'être utilisées comme équipement de stockage d'énergie, et un système de centrale de stockage d'énergie de 100 kilowattheures a été développé.
Concernant l'orientation future du développement des batteries de puissance et des batteries de stockage d'énergie, Chen Liquan, académicien de l'Académie chinoise d'ingénierie, estime que la sécurité et le coût restent les exigences fondamentales de la recherche technique sur les batteries de puissance et les batteries de stockage d'énergie.En cas de pénurie d'énergie traditionnelle, les batteries de stockage d'énergie peuvent promouvoir l'application d'énergies renouvelables sur le réseau, améliorer la contradiction entre la consommation électrique de pointe et de vallée et former une structure énergétique verte et durable.
[Observation d'une demi-heure] Surmonter les « points douloureux » du développement des nouvelles énergies
Dans les recommandations du gouvernement central sur le « 14e plan quinquennal », les nouvelles énergies et les véhicules à énergie nouvelle, ainsi que les technologies de l'information de nouvelle génération, la biotechnologie, les équipements haut de gamme, les équipements aérospatiaux et marins, sont répertoriés comme des industries émergentes stratégiques qui ont besoin à accélérer.Dans le même temps, il a été souligné qu'il était nécessaire de construire un moteur de croissance pour les industries stratégiques émergentes et de cultiver de nouvelles technologies, de nouveaux produits, de nouveaux formats commerciaux et de nouveaux modèles.
Dans le programme, nous avons vu que les instituts de recherche scientifique et les entreprises industrielles utilisent différentes voies techniques pour surmonter les « points douloureux » du développement des nouvelles énergies.À l'heure actuelle, bien que le développement de la nouvelle industrie énergétique de la Chine ait acquis certains avantages en tant que pionnier, elle reste confrontée à des lacunes en matière de développement et les technologies de base doivent être percées.Ceux-ci attendent des gens courageux qui graviront les échelons avec sagesse et surmonteront avec persévérance.
Heure de publication : 23 novembre 2023