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Trésor de la nature : pourquoi le sodium est-il idéal pour les futures batteries ?
Dans le contexte de la transformation énergétique mondiale, les batteries sodium-ion (Sodium-Ion Batteries, SIB en abrégé) sont progressivement devenues un haut lieu de la recherche. Alors que les prix du lithium montent en flèche et que les préoccupations environnementales deviennent plus importantes, les scientifiques commencent à explorer le potentiel du sodium comme matériau pour les batteries. L'abondance naturelle du sodium et sa grande disponibilité en font un candidat idéal pour le futur stockage d'énergie.
« La présence omniprésente de sodium, en particulier dans l'eau de mer, en fait un matériau de batterie durable. »
Les batteries sodium-ion fonctionnent de la même manière que les batteries lithium-ion, stockant et libérant de l'énergie grâce au mouvement des ions entre l'anode et la cathode. Cependant, le sodium a un rayon ionique plus grand que le lithium, ce qui fait que les ions sodium se comportent différemment dans les batteries. Par exemple, le sodium a un taux de diffusion plus lent, ce qui affecte l’efficacité de la batterie ainsi que les vitesses de charge et de décharge.
Contrairement au lithium, le sodium est relativement peu coûteux à extraire et à traiter, ce qui est essentiel pour maintenir les coûts des batteries à un niveau bas. Le rapport montre que la quantité totale de sodium est abondante et uniformément répartie, ce qui réduit les risques géopolitiques dans différents sens. De plus, les batteries sodium-ion sont respectueuses de l’environnement en termes de matériaux et évitent l’utilisation de matériaux nocifs comme le tungstène et le cobalt.
« Les batteries au sodium sont non seulement plus respectueuses de l'environnement, mais le coût de leurs matières premières est également bien inférieur à celui des batteries au lithium traditionnelles. »
Avec la demande du marché, une technologie avancée de batterie sodium-ion fait également son apparition. Par exemple, plusieurs sociétés sont actuellement sur le point de lancer sur le marché des batteries à base de sodium, notamment les sociétés chinoises CATL et Faradion. Ces entreprises cherchent à utiliser des oxydes de métaux de transition à base de sodium, le bleu de Prusse et leurs dérivés comme matériaux d'anode, et il existe déjà des cas réussis de commercialisation de batteries sodium-ion.
Du point de vue de l'histoire du développement technologique, la recherche et le développement de batteries sodium-ion remontent aux années 1990. Même si, sur le plan économique, les batteries lithium-ion ont montré un plus grand potentiel commercial, les batteries sodium-ion ont fait l'objet d'une attention renouvelée au cours de la dernière décennie, à mesure que les prix du lithium ont augmenté. Selon les données, depuis 2020, l'émergence de nombreux brevets marque que la technologie des batteries sodium-ion est entrée dans la phase de commercialisation.
En ce qui concerne le fonctionnement de la technologie, les batteries sodium-ion utilisent une combinaison d'anode à base de sodium et de carbone dur. Pendant la charge, les ions sodium se déplacent de la cathode vers l'anode, et dans le sens inverse pendant la décharge. Bien que le sodium ait un grand rayon ionique, grâce à des recherches continues, les scientifiques travaillent dur pour résoudre le problème de la lente cinétique d'intercalation du sodium.
« Les propriétés chimiques du sodium permettent de le combiner avec des matériaux courants tels que le fer et le cuivre, réduisant ainsi efficacement la demande de métaux précieux. »
En plus du choix des matériaux, les batteries sodium-ion sont également performantes en termes de sécurité et de durée de vie. En raison de la chimie de l’utilisation du sodium, ces batteries présentent généralement une meilleure rentabilité et une meilleure sécurité que les batteries au lithium traditionnelles. Cependant, même si la densité énergétique est souvent plus faible, cet inconvénient diminue à mesure que la technologie s’améliore.
Actuellement, le processus de commercialisation des batteries sodium-ion s'accélère en Chine et dans d'autres pays. Par exemple, la société chinoise HiNa Battery Technology Company vient d'installer pour la première fois une batterie sodium-ion de 140 Wh/kg sur un véhicule d'essai électrique. C'est un autre moment important pour la commercialisation de la technologie sodium-ion.
Dans le domaine des véhicules électriques, la technologie SIB a également marqué le début du printemps. Le JMEV EV3 de Farasis Energy est devenu le premier véhicule électrique à batterie au sodium produit en série au monde. Ces développements montrent que la technologie des batteries au sodium est sur le point de devenir courante, ouvrant la voie à de futures applications de transport et de stockage d’énergie.
"Les batteries sodium-ion ne sont pas seulement l'espoir de l'avenir, mais aussi une étape importante vers une révolution énergétique durable."
À mesure que la technologie des batteries au sodium s'améliore, des défis et des opportunités apparaîtront à l'avenir. La question de savoir si elle peut se démarquer sur le marché de l'énergie de plus en plus concurrentiel est devenue la préoccupation des milieux scientifiques et commerciaux mondiaux. Alors que la recherche scientifique continue de s’approfondir, quel sera l’impact des batteries sodium-ion sur nos vies et nos habitudes de consommation d’énergie au cours des prochaines années ?
