Les batteries sodium-ion et lithium-ion présentent chacune leurs avantages et leurs inconvénients. La batterie sodium-ion est-elle prometteuse pour l'avenir ?

Avec la popularité mondiale des véhicules électriques et l'explosion de la demande de stockage d'énergie, la pénurie de batteries est devenue le problème le plus récent. L'émergence des batteries sodium-ion suscite l'enthousiasme de nombreux consommateurs, comme si cette nouvelle idée, « utiliser du sel plutôt que des métaux rares », pouvait résoudre considérablement les problèmes fondamentaux de faible coût et de rareté des ressources.

Les batteries sodium-ion présentent l'avantage de disposer de réserves suffisantes et de prix abordables. En effet, comparées au lithium, les ressources en sodium sont abondantes et bon marché. Elles ne nécessitent pas l'utilisation de métaux précieux et leur coût est réduit de plus de 30 %. Compte tenu de ces principes simples et simplistes, il semble que les batteries sodium-ion soient les batteries de choix et constitueront sans aucun doute la principale orientation de développement à l'avenir.

Étant donné l'excellence de ce matériau pour batteries, pourquoi l'ion sodium n'est-il pas si répandu ? Nous effectuons une comparaison complète :

1. Similitudes

Batteries lithium-ion Les batteries sodium-ion et sodium-ion ont le même principe de fonctionnement et la même structure. D'un point de vue chimique, le sodium et le lithium appartiennent au même groupe principal du tableau périodique et leurs propriétés physiques et chimiques sont similaires. Par conséquent, leurs processus de charge et de décharge sont identiques. Lors de la charge, les ions métalliques sont libérés du matériau de l'électrode positive et intégrés dans le matériau de l'électrode négative via l'électrolyte et le séparateur, tandis que les électrons circulent de l'électrode positive vers l'électrode négative via le circuit externe. Le processus de décharge est exactement l'inverse. De même, du point de vue de la structure de la batterie, les deux sont composées d'une électrode positive, d'une électrode négative, d'un séparateur, d'un électrolyte et d'un collecteur de courant.

2. Différences

Les avantages des batteries au sodium se reflètent dans leur coût, leurs performances à basse température et leur sécurité. Premièrement, le coût des matériaux utilisés est faible. La Terre est riche en sodium, avec une teneur en sodium d'environ 23 000 ppm (contre seulement 17 ppm pour le lithium), et les réserves dans la croûte terrestre atteignent 2,64 %. De plus, les fluides positif et négatif de la batterie peuvent tous deux utiliser une feuille d'aluminium à faible coût, ce qui réduit le coût de production en série d'environ 35 % par rapport aux batteries lithium-ion. Deuxièmement, les performances de décharge sont excellentes à basse température. À -20 °C, le taux de rétention de capacité est proche de 90 % et la batterie peut fonctionner normalement dans une plage de températures comprise entre -40 °C et 80 °C. Troisièmement, la batterie est hautement sûre : elle ne prend pas feu et n'explose pas lors des tests de sécurité tels que la perforation, l'extrusion, la surcharge et la décharge excessive.

L'inconvénient des batteries au sodium réside dans leur densité énergétique. Le rayon des ions sodium est plus grand que celui des ions lithium, et leur volume est plus faible, ce qui réduit le nombre d'électrons transférables lors des processus de charge et de décharge. Macroscopiquement, leur capacité de stockage est inférieure à celle des batteries lithium-ion. Actuellement, leur densité énergétique est de l'ordre de 90 à 160 Wh/kg, et leur autonomie théorique ne dépasse pas 400 kilomètres, ce qui est bien inférieur à celle des batteries au lithium. Il s'agit d'un défaut majeur des batteries au sodium, qui ne peuvent répondre aux besoins de la plupart des véhicules à énergies nouvelles et ne peuvent que céder le marché aux batteries au lithium.

3. Conclusion

En général, les batteries au sodium et les batteries au lithium présentent leurs propres avantages et inconvénients, et chacune possède ses propres domaines d'expertise. Les batteries au sodium sont plus compétitives en termes de coût, de performances à basse température et de sécurité. Bien qu'elles n'en soient qu'aux premiers stades de l'industrialisation, le marché potentiel est immense. Avec l'expansion des applications, les batteries au sodium finiront par se démarquer.