La batterie Sodium-ion

Elle remplacera la batterie lithium-ion dans de nombreux domaines. La batterie sodium-ion s’annonce moins polluante et plus performante. Découvrez la batterie du futur.

Pourquoi remplacer les batteries lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion ont envahi le marché des appareils mobiles au cours des 20 dernières années. Elles ont grandement participé au développement des smartphones car elles possèdent une haute densité énergétique pour un poids très faible.

Aujourd’hui, on retrouve des batteries lithium-ion dans les smartphones, les ordinateurs portables et même les voitures électriques. Mais cette technologie présente néanmoins des inconvénients :

Pour commencer, l’exploitation du lithium est inégale sur la planète car il n’est localisé que dans quelques régions du Monde. L’Argentine, le Chili et la Bolivie détiennent les deux tiers des ressources mondiales de lithium. 

Ensuite, l’extraction du lithium depuis les mines nécessite énormément d’énergie et pollue les sols. C’est un problème environnemental d’autant plus important que la demande mondiale de lithium augmente. Et même si le recyclage des batteries lithium-ion se développe, il reste difficile et consomme beaucoup d’énergie. 

Enfin, les batteries lithium-ion présentent un risque d’embrasement avec un dégagement de gaz toxiques lorsque l’électrolyte dépasse une température de 100°C. De très nombreux cas ont obligé des constructeurs à rappeler des milliers de smartphones et tablettes. 

Alors, des laboratoires français du CNRS et du CEA ont développé de nouvelles batteries à charge ultra-rapide à base de sodium.

Qu’est-ce que le sodium ?

À l’état pur, le sodium est un métal alcalin mou de couleur argentée. Son symbole chimique est Na. Dans la nature, le sodium est abondant sous la forme de sel extrait à partir du sel de mer et de gisements miniers de sel gemme. En effet, le sel de cuisine est en réalité du chlorure de sodium (NaCl).

Le fonctionnement de la batterie sodium-ion

Techniquement, la batterie Na-ion fonctionne comme toutes les autres batteries (lithium, plomb etc.). C’est la composition chimique de la cathode ainsi que celle de l’anode qui intègre du sodium et d’autres métaux rares.

En décharge :

Une anode échange des ions sodium (Na+) contre des électrons (e-) lorsque le circuit se décharge. Plus la batterie possède d’ions positifs (Na+) pour compenser la charge négative des électrons (e-) et plus longtemps elle pourra fournir de l’énergie.

En recharge :

À l’inverse, lors de la recharge, les électrons (e-) circulent dans l’autre sens et les ions sodiums (Na+) reprennent leurs positions initiales dans l’anode. Il y a cependant un phénomène d’usure au fil du temps qui ne permet pas à tous les ions (Na+) de retrouver leurs places. C’est un peu comme un jeu de chaises musicales.

Les batteries sont toutes fabriquées pour un nombre de cycles de charges/décharges optimal. Au-delà, il faut remplacer la batterie sinon les appareils deviennent moins autonomes comme nos smartphones que nous rechargeons tous les jours par exemple.

Quel avenir pour la batterie sodium-ion ?

La start-up française Tiamat conçoit, développe et fabrique déjà des batteries sodium-ion pour des moyens de transport légers (trottinettes, scooters..) et aussi pour des solutions de stockage stationnaire.

Les batteries au sodium présentent pour l’instant une moins bonne densité énergétique que celles au lithium. Elles possèdent toutefois quelques avantages : de fortes puissances et une charge très rapide. 10 fois plus rapide que les batteries déjà existantes selon Tiamat.

À l’avenir, les batteries sodium-ion seront une solution idéale pour stocker l’énergie des sources intermittentes telles les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques, car elles permettent de fortes puissances électriques. Si la densité énergétique s’améliore encore, nous pourrons également équiper les voitures électriques de la technologie sodium-ion.

En résumé :

  • Les batteries lithium-ion possèdent une haute densité énergétique pour un poids très faible mais présentent de nombreux inconvénients notamment environnementaux.
  • Des laboratoires français du CNRS et du CEA ont développé de nouvelles batteries à charge ultra-rapide à base de sodium.
  • Le sodium (Na) est un métal alcalin mou très abondant sur Terre sous la forme de sel (NaCl).
  • Les batteries Na-ion fonctionnent comme toutes les autres batteries (lithium, plomb etc.).
  • La start-up française Tiamat conçoit, développe et fabrique déjà des batteries sodium-ion pour des moyens de transport légers (trottinettes, scooters..).
  • À l’avenir, les batteries sodium-ion seront une solution idéale pour stocker l’énergie des sources intermittentes tels que les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques.

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