Analyse du Système de Stockage d’Énergie par Batterie (BESS) « Zéro Dégradation » de CATL
Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL), un leader chinois dans la fabrication de batteries et de cellules, a récemment dévoilé son nouveau système de stockage d’énergie par batterie (BESS) TENER. L’annonce de ce nouveau système a suscité un vif intérêt dans l’industrie, notamment en raison de sa haute densité énergétique et de la promesse d’une dégradation nulle pendant les cinq premières années de fonctionnement.
Le TENER BESS aurait déjà été déployé dans l’un des projets de CATL, près de son siège, où il a été soumis à des tests rigoureux pendant plus de trois ans. Ces tests auraient permis d’évaluer sa viabilité avant son passage à une production et une commercialisation à grande échelle. Comparé aux BESS conteneurisés précédents, le système TENER affiche une capacité de plus de 6 MWh, soit une augmentation de 30 % de la densité énergétique. Cette avancée permettrait d’optimiser l’utilisation des infrastructures et des terrains, maximisant ainsi le potentiel des sites d’implantation.
Concernant la promesse de zéro dégradation, CATL présente cette avancée comme une première mondiale, rendue possible par l’intégration de technologies innovantes telles que le SEI biomimétique et l’électrolyte auto-assemblant. Grâce à ces innovations, CATL affirme avoir atténué les effets de la dégradation, améliorant ainsi la fiabilité et la durabilité de la capacité de stockage du TENER BESS.
En fournissant un système BESS de grande capacité, stable et durable, le TENER pourrait améliorer la stabilité du réseau et faciliter l’intégration des énergies renouvelables intermittentes. Toutefois, bien que ces affirmations soient prometteuses, il est essentiel de valider leur exactitude et d’analyser les performances réelles du système.
Afin d’évaluer précisément les affirmations de CATL et l’impact potentiel du système TENER, cette analyse se déroule en plusieurs étapes. Tout d’abord, nous examinerons les mécanismes de dégradation des batteries lithium-ion traditionnelles afin d’établir un cadre de référence. Ensuite, nous analyserons les technologies SEI biomimétique et électrolyte auto-assemblant proposées par CATL et leur efficacité potentielle dans la réduction de la dégradation des cellules.
Mécanismes de Dégradation des Batteries Lithium-Ion
Dans ce contexte, il est essentiel de comprendre les mécanismes de dégradation courants affectant les batteries lithium-ion. Ces batteries subissent une perte progressive de capacité due à plusieurs facteurs :
Le développement de la couche SEI est un phénomène naturel qui se produit au fil des cycles de charge et de décharge. Cette couche croît lentement, entraînant une perte de matériau actif et une diminution de la capacité de la batterie.
Le plaquage du lithium se produit lorsque les ions lithium sont déposés de manière inégale sur l’anode, en particulier à des taux de charge élevés. Ce phénomène entraîne la formation de lithium métallique sur la surface de l’anode, réduisant ainsi la quantité de lithium actif disponible et provoquant une dégradation accélérée de la capacité.
La dégradation de l’électrolyte résulte de réactions entre l’électrolyte et ses additifs. Ces réactions entraînent une altération chimique de l’électrolyte, favorisant une croissance excessive de la couche SEI et accélérant encore la perte de capacité.
Évaluation des Affirmations de CATL
Le concept de SEI biomimétique a été exploré dans la littérature scientifique et s’est révélé capable d’améliorer la conductivité ionique et de réduire le plaquage du lithium, retardant ainsi la dégradation de la capacité des batteries. Toutefois, des défis techniques persistent quant à son application sur des batteries industrielles, et son efficacité réelle reste à démontrer à grande échelle.
Concernant les électrolytes auto-assemblants, la recherche sur leur application est encore limitée. Des données supplémentaires de CATL seraient nécessaires pour valider pleinement leur impact sur la performance des cellules. Même si ces électrolytes présentent des capacités d’auto-réparation, les mécanismes naturels de vieillissement observés à chaque cycle des batteries limiteraient leur efficacité, rendant la promesse d’un BESS sans aucune dégradation très incertaine.
Compte tenu de ces défis, il est possible que les caractéristiques initiales de « zéro dégradation » du TENER aient été obtenues en surdimensionnant les cellules pour compenser leur dégradation naturelle. En adoptant cette approche et en maintenant un paramètre d’exploitation d’un cycle par jour, une courbe de capacité et d’état de santé similaire à celle annoncée par CATL pourrait être atteinte.
Conclusion
Les avancées annoncées par CATL représentent une évolution majeure dans la réduction de la dégradation des batteries. Les concepts de SEI biomimétique et d’électrolyte auto-assemblant sont prometteurs, mais des données supplémentaires sont nécessaires pour valider leur efficacité réelle. Si l’objectif de zéro dégradation en cinq ans semble difficile à atteindre par des solutions purement électrochimiques, il est possible que CATL ait eu recours à une surdimensionnement stratégique des cellules pour atteindre les performances annoncées.
Rédigé par Niko Taplacido, Energy Storage Consultant