[Analyse SMM] Blanc de Prusse : un matériau de niche mais extraordinaire. Comment maintient-il sa compétitivité avec un faible coût ?

SMM News du 18 juin :

Motivés par l'objectif de neutralité carbone, les batteries sodium-ion ont fait leur apparition dans les domaines du stockage de l'énergie et des applications de démarrage-arrêt en raison de leurs ressources abondantes et de leur faible coût. Parmi les trois principales voies de développement de la cathode pour les batteries sodium-ion, la voie prussienne attire progressivement l'attention. Actuellement, les matériaux prussiens sont divisés en bleu de Prusse et blanc de Prusse. La principale raison de la différence de couleur entre les deux cathodes réside dans l'eau cristalline. Le blanc de Prusse nécessite une déshydratation supplémentaire par rapport au bleu de Prusse, ce qui nécessite un contrôle précis de l'eau cristalline.

I. Caractéristiques et principe de fonctionnement du blanc de Prusse

Le blanc de Prusse, connu chimiquement sous le nom de cyanure de fer et de sodium, possède une structure à charpente ouverte unique. Cette structure fournit un canal de transmission spacieux et à faible résistance pour les ions sodium, permettant une intercalation et une désintercalation rapides pendant la charge et la décharge, et conférant à la batterie d'excellentes performances de taux, c'est-à-dire la capacité de charger et de décharger rapidement à des courants élevés. En même temps, ses éléments constitutifs, le fer et le sodium, sont largement disponibles et rentables, jetant ainsi les bases économiques de la commercialisation à grande échelle des batteries sodium-ion.

II. Avantages de performance

(I) Capacité spécifique élevée

La capacité spécifique théorique du blanc de Prusse atteint 155 mAh/g. Dans les applications pratiques, grâce à l'optimisation technologique, la capacité spécifique de ses matériaux produits en série peut atteindre environ 155 mAh/g. Les batteries au blanc de Prusse ont une densité d'énergie relativement élevée, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie et répond aux exigences de haute densité d'énergie des centrales de stockage d'énergie de longue durée (LDES).

(II) Stabilité élevée en cycle

Grâce à sa structure stable, le blanc de Prusse peut maintenir de bonnes performances après plusieurs cycles de charge-décharge. Selon les documents pertinents, lorsqu'il est soumis à un cycle à un taux de 1C, son taux de rétention de capacité est ≥90%, garantissant une longue durée de vie de la batterie, réduisant les coûts de remplacement et améliorant l'économie et la fiabilité du système. Cet avantage est particulièrement évident dans les scénarios de stockage de l'énergie avec des cycles de charge-décharge fréquents.

(III) Large adaptabilité à la température

Le blanc de Prusse conserve des performances stables dans la plage de température de -20℃ à 60℃, sans dégradation notable. Elle peut s'adapter aux différences de température entre les régions et aux variations de température ambiante sans nécessiter un système de gestion thermique complexe. Que ce soit dans les hivers froids du nord ou les étés chauds du sud de la Chine, les batteries au blanc de Prusse peuvent toujours fonctionner normalement, réduisant ainsi les coûts du système et les difficultés de maintenance.

(IV) Haute sécurité

Le blanc de Prusse présente une excellente stabilité thermique, ce qui le rend moins susceptible de subir une emballement thermique dû à une surchauffe. Ses propriétés chimiques sont stables et il est difficile qu'il réagisse violemment avec les électrolytes, réduisant fondamentalement le risque de combustion et d'explosion de la batterie, offrant ainsi une barrière de sécurité pour l'utilisation de la batterie. Sa haute sécurité est particulièrement précieuse dans les installations de stockage d'énergie et les véhicules électriques dans les zones densément peuplées.

III. Percées technologiques et progrès de l'industrialisation

Actuellement, il y a encore relativement peu d'entreprises nationales qui produisent du blanc de Prusse. Wenzhou Sodium New Energy Technology Co., Ltd. a obtenu des résultats remarquables dans la R&D du blanc de Prusse. L'entreprise a optimisé la technologie de préparation du blanc de Prusse monocristallin, surmontant le défi du contrôle précis de l'eau cristalline, réalisant un contrôle précis de la teneur en eau cristalline, améliorant la cristallinité et la pureté du matériau, et améliorant les performances électrochimiques. Actuellement, la ligne de production de l'entreprise, d'une capacité annuelle de 1 200 tonnes de blanc de Prusse, a commencé ses opérations en octobre 2024. La planification d'une capacité de 10 000 tonnes est en cours d'avancement régulier. En tirant parti de l'expérience acquise sur sa ligne pilote de 100 tonnes, le processus de production de l'entreprise est simplifié, les coûts sont maîtrisés et les performances de sécurité sont exceptionnelles. Elle est devenue un acteur important dans l'écosystème de l'industrie des batteries sodium-ion, formant des partenariats stratégiques avec plusieurs entreprises de premier plan pour aider les clients fabricants de cellules de batteries à développer des batteries sodium-ion haute performance. Ses produits sont largement utilisés dans des domaines tels que les véhicules à deux/trois roues, les véhicules à quatre roues à basse vitesse, les sources d'alimentation de démarrage/arrêt pour automobiles/motos, les systèmes de stockage d'énergie et les sources d'alimentation spéciales, stimulant ainsi le développement de l'industrie des énergies nouvelles et la transition vers des pratiques vertes et à faible émission de carbone.

IV. Perspectives d'application

Le blanc de Prusse présente de vastes perspectives d'application dans divers domaines. Dans les systèmes de stockage d'énergie, sa haute stabilité cyclique et sa large adaptabilité thermique garantissent un fonctionnement stable à long terme des centrales électriques de stockage d'énergie (ESS), réduisant ainsi les coûts de maintenance et de remplacement. Dans le domaine des systèmes de démarrage-arrêt, ses avantages en termes de performances peuvent optimiser les performances de la batterie, permettant un taux de décharge C élevé et une longue durée de vie pour les alimentations de démarrage-arrêt. À l'avenir, avec les progrès technologiques et les extensions de capacité, le blanc de Prusse devrait devenir l'un des matériaux de cathode importants, stimulant le développement vigoureux de l'industrie des batteries à ions sodium et contribuant à la transition énergétique mondiale.

En tant que matériau de cathode pour les batteries à ions sodium, le blanc de Prusse a émergé dans le secteur des nouvelles énergies grâce à ses avantages tels qu'une capacité spécifique élevée et une grande stabilité cyclique. Avec les percées technologiques et l'avancement de l'industrialisation, ses perspectives d'application deviendront encore plus vastes, contribuant à la réalisation de pratiques vertes et à faible émission de carbone et au développement durable de l'énergie.

Équipe de recherche SMM New Energy

Wang Cong 021-51666838

Ma Rui 021-51595780

Feng Disheng 021-51666714

Lü Yanlin 021-20707875