Oxyde de manganèse sodium – IBUvolt^® NMO

Notre processus de fabrication garantit des tailles de particules homogènes de l'ordre de 1 chiffre en µm. Le processus breveté dans le réacteur à pulsations fournit une répartition homogène des éléments au niveau atomique pour une formation de phase optimale et une plus grande stabilité pendant les processus de charge et de décharge.

IBU-tec s'occupe depuis longtemps du développement et de l'optimisation du NMO du laboratoire à l'échelle industrielle, avec le soutien du BMBF (03XP0404A). Pour la fabrication, les compétences de l'entreprise en matière de technologie des procédés thermiques sont mises à profit et un processus en deux étapes a été mis au point, dans lequel le composé précurseur de la cathode est d'abord fabriqué dans un réacteur à pulsation, puis affiné dans un four rotatif. Ainsi, le procédé est non seulement unique en son genre, mais il est aussi relativement peu gourmand en énergie.

La technologie de stockage d'énergie électrochimique la plus utilisée actuellement pour les applications stationnaires, portables et automobiles est la batterie lithium-ion (LIB). Toutefois, en raison de la disponibilité limitée du lithium, la demande élevée entraîne des défis et des risques. De plus, les risques d'approvisionnement liés à des causes (géo)politiques sont de plus en plus fréquents. La technologie sodium-ion, qui fait actuellement l'objet de recherches intensives, offre une alternative future à la LIB.

Actuellement, trois types de matériaux actifs sont envisagés pour les cathodes en vue d'une éventuelle commercialisation des NIB : Les oxydes métalliques à structure en couches, les structures polyanioniques et les analogues du bleu de Prusse (PBA).

Les oxydes de sodium stratifiés constituent une classe de matériaux cathodiques pour les batteries sodium-ion. Les propriétés du matériau peuvent être influencées par le choix des métaux de transition et la teneur en sodium. De plus, la combinaison de différents métaux permet d'obtenir un bon équilibre des propriétés structurelles et électrochimiques de l'électrode.

Par rapport aux analogues du lithium, les oxydes de sodium en couches offrent une plus grande diversité chimique en raison des différences structurelles. Alors que les oxydes à couches de lithium ne permettent d'utiliser que les métaux critiques et coûteux que sont le cobalt et le nickel, le sodium permet d'utiliser des éléments moins critiques comme le titane et le fer. De plus, la meilleure disponibilité globale du sodium offre un avantage de coût considérable. La possibilité d'utiliser l'aluminium comme collecteur de courant pour les deux électrodes permet de réaliser d'autres économies. La combinaison des possibilités d'économie offre en perspective un avantage de prix d'environ 16% par rapport aux cellules LFP actuelles. Dans l'application, les NIB ont l'avantage de pouvoir être chargées et déchargées à des températures plus basses. Il en résulte des avantages en termes de coûts, car il est possible de renoncer en grande partie aux systèmes de chauffage et de refroidissement au niveau du module et du système. De plus, il est possible de réaliser des taux de décharge plus élevés en fonctionnement continu. La possibilité de transporter des batteries Na-ion à l'état de décharge profonde (0V) présente des avantages en termes de manipulation et de coûts de transport, car il n'est pas nécessaire de classer les marchandises dangereuses. Dans le domaine de la production de cellules, une solution "drop-in" est possible, ce qui peut conduire à une forte pénétration du marché pour les EES et les solutions de mobilité "low-cost". Les installations de production existantes des LIB peuvent être utilisées pour les NIB, ce qui permet une mise en œuvre rapide du côté de la production sans coûts supplémentaires énormes.

L'un des inconvénients est la durée de vie actuellement relativement courte en raison des modifications structurelles importantes lors de la charge et de la décharge. L'inconvénient le plus important par rapport aux LIB est toutefois la densité énergétique plus faible, en raison de la taille et du poids plus élevé des ions sodium. En raison de leur densité énergétique gravimétrique intrinsèque, les NIB sont particulièrement adaptés au secteur de l'électromobilité pour une utilisation sur de courtes distances, une charge fréquente ou un stockage stationnaire.