Glossaire des batteries au sodium-ion

Ce glossaire explique en une ou deux phrases les termes qui reviennent lorsqu'on parle de batteries sodium-ion, de stockage photovoltaïque et d'onduleurs hybrides. Les définitions sont générales ; lorsque le terme concerne directement les produits Heiwit, la donnée spécifique est indiquée avec le lien vers la page détaillée.

Batterie sodium-ion

Detto anche: sodium-ion battery, Na-ion, batterie au sodium

Accumulateur rechargeable dans lequel le porteur de charge est l'ion sodium (Na⁺) au lieu de l'ion lithium. Le principe de fonctionnement est le même que celui des batteries au lithium ; ce sont les matériaux des électrodes qui changent, car ils ne contiennent pas de lithium. Les cellules de Heiwit ne contiennent pas non plus de cobalt. Approfondisci.

Batterie au sel

Detto anche: batteries au sel, salt battery

Nom commun utilisé en Italie pour désigner les batteries au sodium-ion, car le sodium provient du chlorure de sodium, c'est-à-dire le sel de cuisine. Ce terme est également utilisé pour désigner d'autres technologies, telles que les batteries sodium-nickel-chlorure (ZEBRA) et celles à eau salée : Heiwit produit exclusivement des batteries au sodium-ion. Approfondisci.

NFPP

Detto anche: Na4Fe3(PO4)2P2O7, phosphate-pyrophosphate de sodium et de fer, cellules polyanioniques

Matériau cathodique polyanionique à base de sodium, de fer et de groupes phosphate et pyrophosphate. Le sodium se déplace dans un réseau tridimensionnel rigide, ce qui assure une stabilité dans le temps et aux températures extrêmes, au prix d'une densité énergétique inférieure à celle des oxydes lamellaires. C'est la chimie des cellules de la version 2027 des systèmes Heiwit, avec 9 000 cycles de durée de vie ; les systèmes 2025-2026 utilisent des cellules à oxydes lamellaires. Approfondisci.

Oxydes lamellaires

Detto anche: layered oxide, NaxTMO2

Famille de matériaux cathodiques destinés aux batteries sodium-ion, dans lesquels les ions s'intercalent entre les plans d'oxyde de métaux de transition. Ils offrent une énergie par kilogramme supérieure à celle des matériaux polyanioniques, mais les plans se dilatent et se contractent à chaque cycle.

Cathode

Detto anche: électrode positive

Électrode positive de la cellule : lors de la décharge, elle reçoit les ions sodium provenant de l'anode. Le matériau de la cathode (NFPP, oxydes stratifiés, LFP dans le lithium) détermine en grande partie les performances et la durée de vie de la batterie.

Anode

Detto anche: électrode négative, hard carbon

Électrode négative de la cellule, qui, lors de la charge, accueille les ions sodium. Dans les batteries au sodium-ion, on utilise généralement du carbone dur (hard carbon), car le graphite des cellules au lithium ne retient pas bien le sodium.

Électrolyte

Substance, liquide ou solide, qui sépare l'anode de la cathode et laisse passer les ions mais pas les électrons. Les électrons circulent dans le circuit externe : c'est ce flux qui alimente les appareils.

Collecteur de courant

Detto anche: current collector

Feuille métallique sur laquelle est déposé le matériau actif de chaque électrode. Dans les cellules à ions sodium, les deux collecteurs peuvent être en aluminium, tandis que le lithium nécessite du cuivre au niveau de l'anode : c'est ce qui permet le stockage à zéro volt.

Stockage à 0 V

Detto anche: zero-volt storage, transport à 0 V

Possibilité de décharger complètement une cellule à ions sodium afin de la stocker et de la transporter sans énergie résiduelle, grâce aux collecteurs en aluminium. Les cellules au lithium ne supportent pas la tension nulle, car le collecteur en cuivre se dégrade.

BMS

Detto anche: Battery Management System, système de gestion de la batterie

Système électronique qui contrôle la tension, le courant et la température de chaque cellule, équilibre le pack, calcule l'état de charge et l'état de santé, et interrompt la charge et la décharge en cas de dépassement des limites de sécurité. Dans les batteries Heiwit, ce système est intégré et communique avec l'onduleur via le bus CAN.

SoC (état de charge)

Detto anche: State of Charge, état de charge

Pourcentage d'énergie disponible dans la batterie par rapport à sa capacité totale. Il s'agit d'une estimation calculée par le BMS, et non d'une mesure directe : c'est pourquoi elle peut s'ajuster par à-coups après un recalibrage. Approfondisci.

SoH (état de santé)

Detto anche: State of Health

Rapport entre la capacité actuelle de la batterie et sa capacité initiale, exprimé en pourcentage. Il décrit le vieillissement : une batterie avec un SoH de 90 % stocke 90 % de l'énergie qu'elle stockait à l'état neuf.

DoD (profondeur de décharge)

Detto anche: Depth of Discharge, profondeur de décharge

Part de la capacité effectivement prélevée au cours d'un cycle. Les cycles annoncés doivent toujours être lus avec le DoD d'essai : 6 500 cycles à 80 % de DoD ne sont pas comparables à des cycles mesurés à 50 %.

Cycle de charge et de décharge

Detto anche: cycle

Une charge complète suivie d'une décharge complète, ou l'équivalent en additionnant des cycles partiels. C'est l'unité qui permet de mesurer la durée de vie utile d'une batterie.

Durée de vie en cycles

Detto anche: cycle life, nombre de cycles

Nombre de cycles qu'une cellule supporte avant que sa capacité ne descende sous un seuil donné, généralement 80 % de la capacité initiale, dans les conditions d'essai indiquées. Il ne s'agit pas d'une durée en années : elle dépend de la température, de l'état de charge moyen et de la profondeur de décharge réelle. Approfondisci.

C-rate

Detto anche: vitesse de charge, taux C

Rapport entre le courant et la capacité nominale : 1C charge ou décharge la batterie en une heure, 0,5C en deux heures. Un C-rate plus faible allonge la durée de vie de la cellule.

Autodécharge

Detto anche: self-discharge

Perte de charge d'une batterie laissée au repos, sans consommateurs raccordés. Sur plusieurs batteries Heiwit, elle a été mesurée à 0,35 % par mois, soit 6 % en 539 jours, à température ambiante et à la latitude de Milan. Approfondisci.

Densité énergétique

Detto anche: Wh/kg, Wh/l, energy density

Énergie stockée par unité de masse (Wh/kg) ou de volume (Wh/l). Les cellules sodium-ion en ont moins que les cellules au lithium : cela compte dans la mobilité, beaucoup moins dans le stockage stationnaire, où le poids et le volume n'ont d'incidence que le jour de l'installation. Approfondisci.

Emballement thermique

Detto anche: emballement thermique

Réaction en chaîne dans laquelle la chaleur générée par une cellule accélère des réactions qui produisent encore plus de chaleur, jusqu'à l'incendie. La stabilité des matériaux polyanioniques réduit la propension des cellules NFPP à la déclencher ; la sécurité reste toutefois une propriété du système complet, et non de la seule cellule. Approfondisci.

Onduleur hybride

Detto anche: hybrid inverter, onduleur avec stockage

Onduleur qui gère conjointement le photovoltaïque, la batterie, le réseau et les consommations, en décidant quand charger, décharger, injecter ou prélever. Les onduleurs Heiwit Virgo (monophasé) et Lybra (triphasé) sont conçus pour les batteries sodium-ion en 48 V. Approfondisci.

MPPT

Detto anche: Maximum Power Point Tracking, suiveur du point de puissance maximale

Circuit de l'onduleur qui règle la tension et le courant des chaînes photovoltaïques afin d'en extraire la puissance maximale lorsque l'ensoleillement et la température varient. Plusieurs MPPT permettent d'avoir des chaînes avec des orientations différentes.

Fonction UPS (backup)

Detto anche: EPS, alimentation de secours, temps de commutation

Capacité de l'onduleur hybride à alimenter les consommations depuis la batterie en cas de coupure du réseau. Le temps de commutation est l'intervalle entre la coupure du réseau et la reprise de l'alimentation : 10 ms sur le Virgo, moins de 10 ms sur le Lybra.

Stockage stationnaire

Detto anche: stockage stationnaire, BESS

Système de stockage d'énergie installé dans un lieu fixe, comme une maison, une entreprise ou un poste électrique, par opposition aux batteries destinées à la mobilité. Ici, la durée de vie, la sécurité, le comportement thermique et le coût par kWh cyclé comptent davantage que la densité énergétique.

Rétrofit de stockage

Detto anche: revamping, ajout d'une batterie à une installation existante

Ajout d'une batterie à une installation photovoltaïque déjà en service. Avec les batteries Heiwit, on installe un onduleur hybride Heiwit, le Virgo monophasé ou le Lybra triphasé, raccordé sur la ligne AC : l'onduleur photovoltaïque existant est conservé. Les onduleurs d'autres marques ne prennent pas en charge la plage de tension des batteries au sodium. Approfondisci.

Indice de protection IP

Detto anche: IP65, IP66, Ingress Protection

Code à deux chiffres de la norme IEC 60529 indiquant la protection contre la poussière (premier chiffre) et contre l'eau (second). IP66 signifie totalement protégé contre la poussière et contre les jets d'eau puissants ; IP65 contre les jets d'eau.

CEI 0-21

Detto anche: norme CEI 0-21, règle technique de raccordement BT

Règle technique italienne pour le raccordement des utilisateurs actifs et passifs aux réseaux basse tension. Les onduleurs avec stockage doivent la respecter pour pouvoir être raccordés au réseau : les onduleurs Virgo et Lybra de Heiwit disposent de la certification CEI 0-21. Pour le Virgo avec la batterie 48210, la certification est délivrée par TÜV SÜD sur la base des essais de type. Pour le Lybra avec la batterie HEIWIT-NA-48V210Ah, la certification est délivrée par TÜV Rheinland (certificat n° A3 50741827 0001). Approfondisci.

Derating

Detto anche: réduction de puissance

Réduction automatique de la puissance délivrée lorsque la température, l'altitude ou d'autres conditions dépassent un seuil, afin de protéger l'électronique. Le Virgo réduit sa puissance au-dessus de 40 °C, le Lybra au-dessus de 45 °C.

LFP

Detto anche: lithium fer phosphate, LiFePO4

Chimie au lithium avec cathode en phosphate de fer et de lithium, aujourd'hui référence dans le stockage résidentiel pour sa stabilité et sa durée de vie. C'est le bon terme de comparaison pour les batteries sodium-ion dans le stationnaire. Approfondisci.

NMC

Detto anche: nickel manganèse cobalt, lithium NMC

Chimie au lithium avec cathode à base de nickel, de manganèse et de cobalt, à haute densité énergétique, utilisée surtout dans les véhicules électriques. Elle contient du cobalt et du nickel. Les cellules sodium-ion de Heiwit ne contiennent pas de cobalt. La version 2027, avec cathode polyanionique NFPP, ne contient pas non plus de nickel.

kWh et kW

Detto anche: kilowattheure, kilowatt, capacité et puissance

Le kWh mesure l'énergie stockée (la capacité de la batterie), le kW la puissance avec laquelle elle est délivrée ou absorbée. Une batterie de 10 kWh avec 5 kW de puissance nominale peut alimenter une charge de 5 kW pendant environ deux heures.

Rendement aller-retour

Detto anche: round-trip efficiency, rendement de cycle

Rapport entre l'énergie restituée par la batterie et celle dépensée pour la charger, pertes de l'onduleur et du BMS comprises. Plus il est élevé, moins on perd d'énergie lors du passage par le stockage.

Batteries en parallèle

Detto anche: modules en parallèle, extension du stockage

Raccordement de plusieurs modules batterie au même onduleur afin d'additionner leur capacité à tension égale. Les onduleurs Heiwit acceptent jusqu'à 3 modules de 10 kWh, soit 30 kWh au total.

LCOS

Detto anche: Levelized Cost of Storage, coût actualisé du stockage

Coût de chaque kWh qui transite par la batterie au cours de sa vie, calculé en divisant le coût total du système par l'énergie cyclée au total. C'est le chiffre qui compte pour comparer les technologies, et il ne correspond pas au prix catalogue. Approfondisci.

Écrêtement des pointes

Detto anche: écrêtement des pointes

Utilisation de la batterie pour couvrir les pointes de prélèvement sur le réseau, en réduisant la puissance souscrite et les coûts correspondants. Application typique du stockage commercial et industriel.

Autoconsommation

Detto anche: autoconsommation photovoltaïque, taux d'autoconsommation

Part de l'énergie produite par l'installation photovoltaïque consommée directement par l'utilisateur au lieu d'être injectée dans le réseau. Une batterie l'augmente en déplaçant l'énergie produite en journée vers les heures du soir. Approfondisci.