La batterie sodium-ion, une alternative possible ?

 

Les recherches sur les batteries nouvelle génération représentent un enjeu majeur de la décennie à venir, notamment pour l’industrie automobile. Cette technologie fait l’objet de recherches à l’international. Des pays tels que le Japon, la Chine, la France et le Royaume-Uni sont en quête d’une alternative plausible au Li-ion. La batterie sodium-ion serait l’alternative la plus prometteuse.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, la technologie sodium-ion est connue depuis la fin des années 1980, mais elle avait été mise à l’écart. Pour cause, la supériorité des batteries lithium-ion était évidente. Le lithium offre une haute densité énergétique et les ions lithium sont trois fois plus légers que les ions sodium. Les batteries lithium-ion possèdent donc une densité énergétique très élevée pour un poids et un volume faible. 

Les prototypes des batteries sodium-ion voient le jour à travers le monde et principalement en France. En effet, le CNRS et le Liten-CEA se sont associés avec une quinzaine d’industriels dont Renault pour former le réseau français pour le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) qui est dédié aux nouvelles batteries. 

En Europe, l’objectif est d’assurer la recherche et le développement pour commercialiser des batteries sodium-ion, dès lors que les recherches auront abouti.

 

Qu’est-ce qu’une batterie sodium-ion ?

Tout comme une batterie lithium-ion, une batterie sodium-ion est une technologie de batterie. Son fonctionnement diffère peu de la technologie qui domine le marché des batteries : le lithium-ion. La composition chimique de la cathode et de l’anode intègre du sodium ainsi que d’autres métaux. Ce métal alcalin est doté d’un pouvoir réducteur proche de celui du lithium et il présente sous de nombreux aspects des propriétés chimiques semblables. Le sodium est mille fois plus abondant, il se trouve partout sur la planète, dans l’eau de mer ou bien sous forme de chlorure de sodium, contrairement au lithium qui est peu abondant sur terre.  Il est aussi le métal le plus léger qui existe, ce qui offre aux batteries lithium-ion un poids faible et des performances remarquables. La batterie sodium-ion nécessiterait donc moins de minerai critique.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la présence du lithium dans le monde, consultez cet article Batteries Prod sur le sujet : La production du lithium.

Comment fonctionne la batterie sodium-ion ?

Comme les ions lithium, les ions sodium passent d’une électrode à l’autre au cours des charges et des décharges. Son fonctionnement est donc similaire à la batterie lithium-ion.

 

Différence entre la batterie lithium-ion et la batterie sodium-ion

Les batteries sodium-ion présentent une capacité et une durée de vie inférieure aux batteries lithium-ion. Ces batteries ne disposent ni de nickel et ni de cobalt dans leur composition. La technologie sodium-ion étant une transposition de la technologie lithium-ion, les recherches françaises ont rapidement fait preuve de performances intéressantes. La densité énergétique de 90 Wh/kg reste tout de même inférieure aux batteries lithium-ion. 

La batterie Li-ion à ses débuts présentait une densité de 110 Wh/kg, actuellement, elle excède les 200 Wh/kg. S’appuyant sur la même technologie, on pourrait s’attendre à des progrès de la batterie sodium-ion.

 

L’impact environnemental des batteries sodium-ion

La densité énergétique est encore à travailler, mais le potentiel des batteries sodium-ion s’évalue aussi sous un autre angle : l’environnement. Comme vu précédemment le sodium est disponible de manière abondante, de ce fait, il disposerait d’un coût inférieur.

 

Les applications des batteries sodium-ion

Les batteries sodium-ion pourraient servir pour le stockage d’énergie stationnaire produit par des parcs éoliens et photovoltaïques, ce qui s’avérerait être l’application la plus pertinente. Ces batteries pourraient également à l’avenir équiper les motos et les véhicules électriques. Pour des applications pour lesquelles la puissance n’est pas le premier critère la batterie sodium-ion pourrait être intéressante économiquement.