Comment l'industrie électrochimique ESS est-elle dominée par les batteries lithium-ion?
Les batteries lithium-ion domineront le marché chinois des ESS électrochimiques en 90% à la fin de 2022, surpassant les autres batteries secondaires par une marge significative. Pour expliquer les batteries lithium-ion’ dominance, les performances et la commercialisation de trois des batteries ESS les plus utilisées : flow, Pb-acide, et lithium-ion - sont comparés dans les paragraphes suivants.
Performances de la batterie
Les batteries lithium-ion surpassent les batteries à flux et les batteries acide-plomb en termes de tension de fonctionnement, densité énergétique, et efficacité énergétique, comme tableau 1 illustre. En outre, ils offrent une plus large gamme de scénarios d'applications de stockage d'énergie et une durée de vie plus longue. Par exemple, les batteries à flux prennent trop de place lors du développement de systèmes de stockage d'énergie (Es) avec de plus grandes capacités, tandis que les batteries au plomb’ leur faible densité énergétique les rend moins adaptés aux ESS de type puissance, qui traite la haute tension en peu de temps.Batteries au lithium-ion sont donc un choix supérieur pour le stockage d’énergie.
En plus, la majorité des intégrations ESS impliquent des installations qui génèrent de l'énergie renouvelable. Cependant, l'objectif initial de promotion des sources d'énergie renouvelables est contredit par le fait que le plomb, un élément lourd présent dans les batteries au plomb, peut être nocif pour l’environnement et la santé humaine s’il n’est pas manipulé de manière appropriée. Les batteries au plomb-acide étaient moins courantes même si elles étaient moins chères en raison de leur taux d'autodécharge plus élevé., mauvaise efficacité de charge/décharge, et durée de vie plus courte. En revanche, les batteries à flux ne sont pas aussi couramment utilisées dans l'ESS que les batteries LFP.
Montant de la commercialisation
Dès que les batteries lithium-ion sont devenues disponibles, producteurs en Europe, Corée du Sud, Japon, les États-Unis, et la Chine a vu qu'il y avait un marché pour eux et s'est dépêchée d'obtenir des brevets. Par conséquent, il y a eu une augmentation du nombre de demandes de brevet en 2006. Néanmoins, la plupart des fabricants choisissent d'investir en Chine en raison des conditions économiques défavorables en Corée du Sud et au Japon, ainsi que la demande restreinte du marché et les lois sur le droit d'auteur aux États-Unis et en Europe.. La Chine a renoncé aux redevances sur les brevets de batteries lithium-ion produits et vendus localement en 2011, ce qui a considérablement accéléré le développement du marché des batteries lithium-ion en Chine. Avec plusieurs producteurs utilisant leurs produits dans des véhicules électriques, le pays détenait la moitié du marché mondial des batteries lithium-ion grand public en 2015. Les matériaux cathodiques et les batteries LFP de la Chine représentaient la quasi-totalité de la part du marché mondial. 2022. L’avantage concurrentiel de la Chine dans ce secteur est renforcé par les réductions annuelles des coûts de production induites par la production de masse et les développements technologiques en cours..
Malgré une durée de vie plus longue et plus de cycles de charge/décharge, les batteries à flux en sont encore aux premiers stades de la recherche technologique et de la commercialisation. Par conséquent, par rapport aux deux autres batteries, le coût d'investissement initial de l'ESS basé sur la batterie à flux est plus élevé. Le vanadium redox est actuellement la batterie à flux la plus souvent utilisée. Cependant, en raison du coût élevé du vanadium et des lacunes de la chaîne industrielle, son investissement initial est 1.5 fois supérieure à celle d’une batterie lithium-ion. Pour augmenter l’applicabilité de la batterie à flux, de nombreuses entreprises étrangères financent actuellement, développement, et élargir la chaîne industrielle des batteries à flux. D'autre part, par rapport aux batteries lithium-ion, la chaîne commerciale des batteries à flux a une structure plus vaste et plus complexe. Pour tous les domaines, y compris les électrolytes, Nomenclature, et matières premières en amont, passer à un nouveau pourrait prendre des années. Batteries à flux’ des caractéristiques distinctes et des performances supérieures de la batterie assureront leur position dans l’industrie du stockage d’énergie une fois que les fabricants auront établi la chaîne industrielle.
Les batteries lithium-ion arrivent à maturité en même temps que le stockage d'énergie, ce qui en fait la batterie la plus populaire dans les systèmes de stockage d'énergie (Es). En revanche, la batterie à flux est commercialisée plus tard et est toujours confrontée aux obstacles liés aux coûts élevés et à la vaste zone d'installation, ce qui conduit à moins d'utilisations dans l'ESS.
La popularité des batteries lithium-ion durera-t-elle?
En raison de sa commercialisation précoce, avantages en termes de performances, et production de masse, batteries au lithium-ion continuera d'être le produit standard pour les prochaines années à moindre coût. Cependant, le 2022 la flambée des prix du sel de lithium a incité à la commercialisation d'autres batteries potentiellement utiles. Le marché vise des durées de stockage d'énergie plus longues que les deux à quatre heures actuellement en moyenne.. Des réglementations plus strictes exigeant la construction de systèmes de stockage d’énergie de longue durée (Es) augmentera la demande et accélérera la croissance d’un réseau d’approvisionnement en batteries à flux plus développé. Les batteries sans lithium-ion en sont encore aux premiers stades de recherche et de développement et ne sont pas encore disponibles dans le commerce.. Compte tenu de la récente baisse des prix du sel de lithium, nous pensons que les batteries lithium-ion continueront d'être la technologie standard de l'industrie sur le marché ESS dans un avenir prévisible.
Quant aux batteries LFP et NCA/NCM, ils ont chacun leurs avantages et ne sont pas entièrement en concurrence. La batterie LFP est peu coûteuse, sûr, prix compétitif, et est principalement utilisé pour l'écrêtage des pics. Nous nous attendons à ce que l'ESS basé sur la batterie NCA/NCM atteigne un LCOS inférieur à celui basé sur la batterie LFP., à condition que la batterie NCA/NCM réalise des percées technologiques à l'avenir. Cependant, en raison de leurs différentes caractéristiques, l'application des deux ne sera que plus divergente à l'avenir.
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