Batteries au sodium : avantages et inconvénients

Plan de l'article :

Composition
Avantages des batteries lithium-sodium
Inconvénients des batteries lithium-sodium
Où trouve-t-on le sodium ?

Les batteries sodium-ion sont une des nombreuses variétés de chimies de batteries qui utilisent ici conjointement du lithium (Li) et du sodium (Na) dans leur composition. Ces batteries sont également connues sous le nom de batteries lithium-ion sodium (Li-Na) ou batteries sodium-ion. Pensée à partir des années 90, elle connait aujourd'hui ses premières applications dans les voitures électriques à bas coût.

Les batteries sodium-ion fonctionnent sur le même principe que les batteries lithium-ion, mais utilisent le sodium, plus accessible et économique. Leur densité énergétique est de 150 Wh/kg, soit environ 40% de moins que les batteries au lithium (200 Wh/kg). Leur tension nominale est de 2,3-2,5 V, contre 3,2-3,7 V pour le lithium, ce qui limite la charge par poids. Avec une masse atomique du sodium trois fois plus grande, les batteries souffrent d’une dégradation rapide, ce qui limite leur durée de vie. Cependant, elles sont plus sûres (moins inflammables) et peuvent fonctionner entre -20 °C et +60 °C, offrant ainsi une meilleure résistance aux températures froides.

Plusieurs constructeurs automobiles ont commencé à intégrer des batteries sodium-ion dans leurs véhicules électriques, avec même une offre à moins de 7000 euros pour une batterie de 25 kWh :

JAC Motors : En décembre 2023, le constructeur chinois JAC a lancé la Yiwei EV, première voiture de série équipée d'une batterie sodium-ion, développée en collaboration avec HiNa Battery Technologies.
JMEV : Fruit d'une collaboration entre Renault et Jiangling, JMEV a annoncé son intention de lancer un nouveau modèle électrique doté d'une batterie sodium-ion fournie par Farasis Energy.
BYD : Le géant chinois BYD a entamé la construction d'une usine dédiée aux batteries sodium-ion à Xuzhou, visant à équiper certains de ses futurs modèles électriques avec cette technologie.
Stellantis : Le groupe Stellantis a investi dans la start-up française Tiamat, spécialisée dans les batteries sodium-ion, avec l'objectif de développer cette technologie pour ses futurs véhicules électriques.

Composition

La chimie des batteries lithium-sodium est similaire à celle des batteries lithium-ion traditionnelles, mais avec une substitution partielle ou complète du lithium par du sodium. Dans une batterie lithium-sodium, les électrodes sont généralement constituées d'un matériau d'intercalation du lithium ou du sodium, tandis que l'électrolyte est un sel qui permet le transport des ions lithium ou sodium.

A lire : le fonctionnement d'une batterie lithium (identique à une sodium)

Avantages des batteries lithium-sodium

Abondance des ressources : Le sodium (un des deux composants du sel de table avec le chlore) est plus abondant et plus largement disponible dans la nature que le lithium, ce qui rend les batteries lithium-sodium potentiellement moins dépendantes des ressources limitées et géographiquement concentrées. De plus, la demande qui explose induit des pénuries et donc une explosion du coût ...
Coût réduit : Le sodium est sans surprise moins coûteux que le lithium avec la possibilité de réduire le prix des batteries de 30%, qui dépend toutefois de la proportion de sodium intégrée.
Stabilité chimique : Les batteries lithium-sodium peuvent présenter une meilleure stabilité chimique que les batteries lithium-ion traditionnelles, ce qui peut contribuer à une plus longue durée de vie et à une meilleure sécurité vis à vis des hautes températures et du perçage des cellules
Plus écologique : Les batteries sodium-ion sont plus écologiques car elles utilisent le sodium, un élément abondant et plus facile à extraire que le lithium, réduisant ainsi la pression sur les ressources limitées et les écosystèmes. Leur fabrication nécessite moins de substances toxiques, et elles offrent une stabilité thermique supérieure, diminuant les risques d’incendie. De plus, leur recyclage est simplifié par l’absence de métaux rares, ce qui allège leur impact environnemental par rapport aux batteries lithium-ion.

Inconvénients des batteries lithium-sodium

densité énergétique plus faible : Les batteries lithium-sodium ont généralement une densité énergétique inférieure par rapport aux batteries lithium-ion, ce qui signifie qu'elles peuvent stocker moins d'énergie par unité de poids ou de volume. Cela peut limiter leur utilisation dans certaines applications qui nécessitent une densité énergétique élevée. On pourra donc voir une stagnation voire même une petite diminution des capacités sur les autos qui vont les utiliser.
Performance limitée : Les batteries lithium-sodium ont souvent des performances inférieures en termes de capacité, de taux de décharge et de stabilité cyclique par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles.

Où trouve-t-on le sodium ?

Voici les principales sources d'approvisionnement en sodium :

Sel gemme (chlorure de sodium) : Le sel gemme est une source courante de sodium. Il est extrait de mines souterraines ou à ciel ouvert dans des gisements de sel situés dans différentes régions du monde.
Eau de mer : L'eau de mer contient une quantité significative de sodium sous forme de chlorure de sodium dissous. L'extraction du sodium à partir de l'eau de mer se fait généralement par évaporation solaire ou par des procédés d'électrolyse.

Notez les batteries lithium-sodium sont encore en cours de développement et de recherche. De nombreux efforts sont déployés pour améliorer leurs performances et leur viabilité commerciale.

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