Batteries sodium-ion : peuvent-elles remplacer le lithium ?

La demande mondiale de technologies de batteries plus durables et économiques alimente un intérêt croissant pour les batteries sodium-ion (Na-ion). Grâce à l'abondance des matières premières et à leurs performances prometteuses pour certaines applications, les batteries sodium pourraient compléter, voire remplacer partiellement, les batteries lithium-ion dans un avenir proche.

Pourquoi les batteries sodium-ion ?

Les batteries lithium-ion dominent le marché actuel, mais elles dépendent de matériaux rares et coûteux comme le lithium, le cobalt et le nickel. Le sodium, en revanche, est beaucoup plus abondant et bon marché. Cette abondance rend les batteries sodium-ion particulièrement intéressantes pour les applications à grande échelle, telles que le stockage stationnaire et les véhicules électriques d'entrée de gamme.

Développements récents

En 2023, un important fabricant chinois de batteries CATL introduit Naxtra, sa marque de batteries sodium-ion. La batterie 80% se recharge en seulement 15 minutes à température ambiante et conserve d'excellentes performances même à basse température. D'autres entreprises, comme HiNa Battery et Farasis Energy, développent également activement la technologie sodium-ion.

Sodium vs Lithium : Principales différences

Fonctionnalité	Ion sodium	Lithium-ion
Disponibilité des matières premières	Abondant, à bas prix	Rare, plus cher
Densité énergétique	Inférieur (~140 Wh/kg)	Plus élevé (~250 Wh/kg)
Coût	~30% moins cher	Teneur plus élevée en raison du lithium et du cobalt
Performances à basse température	Meilleures performances	Peut se dégrader de manière significative
Disponibilité commerciale	Émergent, usage limité	Largement adopté

Entreprises qui fabriquent des batteries sodium-ion

Plusieurs entreprises et fabricants de batteries innovants investissent massivement dans la technologie des batteries sodium-ion. Voici quelques-uns des acteurs les plus importants qui mènent le développement et la commercialisation de cette technologie :

• CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited) Le géant chinois des batteries a présenté son Naxtra Batterie sodium-ion destinée aux marchés des véhicules électriques et du stockage d'énergie. La production en série devrait commencer prochainement.
• Batterie HiNa – Une entreprise pionnière dans la technologie des batteries sodium-ion, basée en Chine et spécialisée dans les applications commerciales pour les deux-roues, les bus électriques et les systèmes de stockage.
• Faradion – Une société basée au Royaume-Uni, acquise par Reliance Industries, spécialisée dans les chimies non aqueuses à ions sodium et ciblant les secteurs stationnaires et des transports.
• Altris – Une start-up suédoise qui développe des batteries sodium-ion innovantes utilisant du fer et du manganèse, conçues pour la durabilité et le stockage sur réseau.
• Tiamat – Une entreprise française spécialisée dans les cellules sodium-ion haute puissance, particulièrement adaptées aux applications de charge rapide et aux outils industriels.

Calendrier de l'industrialisation des batteries sodium-ion

Batteries sodium-ion elles se révèlent prometteuses, notamment dans les systèmes de stockage d'énergie, mais leur adoption à grande échelle reste confrontée à des obstacles techniques et de fabrication.

Performance et durée de vie du cycle

L'un des principaux défis consiste à améliorer cycle de vieLes batteries sodium-ion actuelles ont démontré des performances allant jusqu'à 5 000 cycles de charge-déchargece qui est impressionnant, mais reste en deçà des performances commerciales. phosphate de fer lithié (LiFePO₄) batteries qui atteignent généralement 8 000 à 10 000 cyclesPour que les batteries sodium-ion jouent un rôle prépondérant dans le stockage d'énergie à long terme, une optimisation plus poussée de leur durabilité et de leur fiabilité est essentielle.

Compatibilité de la chaîne industrielle

Du côté positif, procédé de fabrication des batteries sodium-ion Elle est largement compatible avec l'infrastructure existante des batteries lithium-ion. La plupart des équipements et des étapes de production, comme le revêtement des électrodes, l'assemblage et la formation des cellules, peuvent être réutilisés moyennant des modifications minimes. Cette compatibilité permet une augmentation de capacité relativement rapide.

Cependant, des matières premières essentielles telles que les anode, cathode, séparateur, électrolyte et collecteur de courant sont basées sur des chimies différentes et doivent être repensées pour les systèmes à ions sodium. Cela nécessite le développement d'un nouvelle chaîne d'approvisionnement en matériaux en amontce qui pourrait prendre du temps à mûrir.

Production de masse et compétitivité des coûts

Comme toute technologie émergente, les batteries sodium-ion doivent surmonter les obstacles liés à leur production initiale. sodium est plus abondant et moins cher que lithium, le coût total ne diminuera significativement qu'une seule fois production de masse devient stable et chaînes d'approvisionnement sont pleinement établies. D'ici là, les batteries au lithium pourraient encore présenter un avantage en termes de rapport qualité-prix dans de nombreuses applications.

Applications potentielles des batteries sodium-ion

Les batteries sodium-ion, grâce à leur rapport coût-efficacité et à leurs caractéristiques de sécurité renforcées, sont très prometteuses dans diverses applications où les batteries lithium-ion seraient moins adaptées. Leur densité énergétique inférieure limite leur utilisation dans les véhicules électriques haute performance, mais elles excellent dans des domaines tels que les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, les alimentations de secours et les véhicules électriques de vitesse moyenne.

Un domaine particulièrement prometteur est celui des systèmes d'alimentation sans interruption (ASI), où une alimentation de secours fiable et sûre par batterie est essentielle. Les batteries sodium-ion pourraient constituer une alternative économique et plus sûre. batterie d'alimentation sans interruption des applications permettant de protéger les équipements électroniques sensibles et les centres de données contre les coupures de courant, sans les risques associés à l'emballement thermique des batteries au lithium.

Parmi les autres applications, citons le stockage des énergies renouvelables, la stabilisation du réseau et l'utilisation dans des solutions d'alimentation hors réseau, où le coût et la sécurité sont privilégiés par rapport à une densité énergétique élevée.

Applications et Outlook

Il est peu probable que les batteries sodium-ion remplacent les batteries lithium-ion dans tous les secteurs en raison de leur densité énergétique inférieure. Cependant, pour les systèmes de stockage d'énergie, les vélos électriques, les deux-roues et tricycles électriques, ainsi que les véhicules électriques économiques, elles constituent une solution abordable et durable. À mesure que la production augmentera et que la technologie gagnera en maturité, les batteries sodium-ion joueront probablement un rôle important sur le marché diversifié du stockage d'énergie.