Le potentiel des batteries sodium-ion
Un point de vue équilibré sur une technologie prometteuse
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Les batteries sodium-ion sont devenues un sujet d'actualité : Elles sont considérées comme rentables et largement disponibles. Dans le même temps, les dépendances vis-à-vis des chaînes d'approvisionnement asiatiques pourraient être réduites. Mais cette technologie tient-elle ses promesses ? À l'occasion de la Journée des batteries, le 18 février, date de l'anniversaire de l'inventeur de la première batterie, Alessandro Volta, Johannes Kasnatscheew et Markus Börner, chefs de la division MEET, jettent un regard nuancé sur le potentiel des batteries sodium-ion.
La technologie du sodium occupe une niche
Le sodium est le sixième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, représentant environ 2,3 à 2,8 % en poids. Le lithium, quant à lui, se situe aux alentours de la 30e place. C'est pourquoi ce matériau est devenu un complément prometteur du lithium dans la recherche sur les batteries. "Les batteries sodium-ion occuperont une niche à l'avenir, mais il est peu probable qu'elles remplacent les batteries lithium-ion", explique le Dr Johannes Kasnatscheew, directeur de la division de recherche MEET sur les matériaux. Par rapport aux batteries lithium-ion, les piles à ions sodium ont une densité énergétique plus faible. Leurs principaux concurrents sont les batteries lithium-ion avec une cathode en phosphate de fer-lithium (LFP), car elles ont toutes deux des propriétés similaires. Markus Börner, chef de la division de recherche MEET Cell System, explique : "Les batteries sodium-ion présentent des avantages à basse température, par exemple. Les raisons en sont le carbone dur dans l'anode et le carbonate de propylène solvant dans l'électrolyte au lieu du carbonate d'éthylène couramment utilisé.
En outre, la technologie des ions sodium peut être utilisée dans des applications telles que les systèmes de stockage d'énergie stationnaires et les scooters électriques. Des produits équipés de batteries sodium-ion sont déjà disponibles sur le marché asiatique. Mais ils sont également utilisés en Europe dans certaines applications. "En France, par exemple, un fabricant installe des batteries sodium-ion dans des tournevis sans fil", explique M. Börner. L'une des raisons pour lesquelles ces cellules peuvent déjà être produites est que les lignes de production de batteries lithium-ion existantes peuvent être adaptées à la fabrication de cellules sodium-ion sans trop d'efforts.
Le principal avantage : Réduire les dépendances
Les scientifiques de MEET soulignent toutefois que les avantages potentiels en termes de coûts doivent être considérés de manière globale. Kasnatscheew explique : "Ce n'est pas le prix d'un seul matériau qui est important, mais plutôt le prix par kilowattheure. À cet égard, les batteries LFP sont actuellement plus rentables que les batteries au sodium". Toutefois, le sodium permet d'être moins dépendant des fluctuations du prix du lithium. "D'un point de vue strictement économique, le sodium est particulièrement intéressant lorsque le lithium est cher", explique M. Kasnatscheew.
En raison de sa grande disponibilité, l'élément offre également la possibilité d'établir une chaîne d'approvisionnement européenne. Börner insiste sur ce point : "C'est un processus qui prend du temps. Nous ne pourrons pas concurrencer du jour au lendemain le marché de masse à bas prix des batteries lithium-ion. En revanche, l'Europe sera plus indépendante et plus sûre de son avenir grâce à sa propre production de cellules de batteries."
Une recherche et un développement soutenus en Allemagne et en Europe
Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de poursuivre les recherches sur la technologie des ions sodium. Il existe plusieurs options pour les matériaux à utiliser dans la cathode, par exemple. L'une d'entre elles est un oxyde stratifié à base de nickel-fer-manganèse (NFM), qui offre un bon équilibre entre la stabilité structurelle et les performances électrochimiques. Dans l'anode, le collecteur de courant conventionnel à base de cuivre peut être remplacé par de l'aluminium, qui est nettement plus léger.
Au Centre de recherche sur les batteries MEET, l'équipe travaille donc sur divers projets visant à développer davantage les batteries sodium-ion à usage industriel : des matériaux et du vieillissement aux analyses complètes. L'institut fait partie du plus grand consortium allemand pour la technologie des ions sodium : le projet "Sodium-Ion-Battery Deutschland Forschung - SIB:DE FORSCHUNG". Un autre projet est Na.Ion.NRW, dans lequel l'équipe vise à produire des cellules de batteries sodium-ion de grand format à l'échelle pilote. À long terme, la technologie devrait être utilisée dans des concepts de stockage d'énergie stationnaire. Dans le cadre de la coopération franco-allemande "HIPOBAT - High Power Batteries", MEET et ses partenaires mènent des recherches sur les batteries au sodium à haute performance.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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