La batterie au sodium du CNRS pourrait supplanter la technologie lithium-ion

La batterie au sodium du CNRS pourrait supplanter la technologie lithium-ion

La batterie sodium-ion est une nouvelle technologie susceptible de révolutionner l'ordre établi chez les fournisseurs de batteries. Son poids est encore un problème pour l'alimentation en mobilité...

La batterie au sodium du CNRS pourrait supplanter la technologie lithium-ion
Crédit photo © Reuters

(Boursier.com) — L 'une des dernières avancées scientifiques du CNRS pourrait bien rebattre les cartes chez les fournisseurs de batteries et en particulier des leaders de batteries lithium-ion. Le réseau français RS2E constitué de chercheurs et d'industriels vient de dévoiler son prototype de batterie sodium-ion. Les chercheurs ont inspiré leur technologie des batteries lithium-ion qui équipent déjà les ordinateurs portables, les véhicules électriques voire les satellites. Ils ont développé leur concept autour d'une matière non fossile : le sodium. Contrairement au lithium, la matière est peu onéreuse car elle est l'une des composantes du... sel de mer.  Cette nouvelle technologie pourrait aussi permettre le stockage de masse des énergies renouvelables dites intermittentes.

Une alternative au lithium

Cette technologie est déjà considérée comme l'alternative la plus sérieuse aux batteries lithium-ion qui équipent la quasi-totalité des équipements électroniques portatifs : ordinateurs portables, tablettes, smartphones... Néanmoins en raison de la taille de la batterie, cette énergie pourrait commencer par équiper les véhicules électriques. "La batterie sodium-ion dévoilée aujourd'hui s'inspire directement de la technologie lithium-ion", explique Jean-Marie Tarascon, chimiste du solide au CNRS et professeur au Collège de France.

Au format standard 18650

A l'instar de ce qui se produit dans les batteries au lithium, les ions sodium migrent d'une électrode à l'autre, au fil des cycles de charge et de décharge. Les chercheurs sont parvenus à produire cette réaction "sans faire subir aucune modification aux 'matériaux hôtes' situés à chaque électrode, puisque ces derniers prennent la forme de structures cristallines dans lesquelles les ions viennent s'insérer tout en douceur", explique Jean-Marie Tarascon. Le format du prototype développé est le format dit 18650 se présentant sous la forme d'un cylindre de 1,8 cm de diamètre sur 6,5 cm de hauteur. Ces batteries sont encore trop massives pour équiper les appareils électroniques nomades, mais pourraient se frayer une place de choix sur le marché du véhicule électrique, et dans le stockage de masse des énergies renouvelables intermittentes, éolien ou solaire.

Durée de vie de 2.000 cycles

Pour l'heure, les concepteurs de la batterie sodium-ion demeurent discrets sur la composition des matériaux venant s'enrouler autour des deux électrodes de leur batterie, la recherche sur ce processus étant concurrencée par de nombreux pays : Etats-Unis, Japon, Israël, Angleterre... "Sa densité d'énergie -la quantité d'électricité que l'on peut stocker par kilogramme de batterie- est comparable à certaines batteries lithium-ion comme la batterie Li-ion fer/phosphate", indique simplement Loïc Simonin, chercheur au Liten, un laboratoire du CEA associé au développement du prototype. La durée de vie de la batterie (nombre maximum de cycles de charge et de décharge) dépasse les 2.000 cycles. Ces premiers résultats sont donc encourageants, mais considérés comme perfectibles.

Nouvelle technologie pour un marché de 80 Mds$

A la fin des années1980, la recherche sur la technologie batteries au sodium avait été écartée au profit du lithium, dont la supériorité semblait alors évidente. Grâce à une tension de 3,5 V, le lithium fournit en théorie la plus grande énergie. De plus, il est 3 fois plus légers que le sodium. L'atout est indéniable pour l'électronique nomade mais la matière est rare. Pour cette recherche, le CNRS (pour la partie fondamentale) et le Liten-CEA (pour l'aspect transfert de technologie) se sont associés à une quinzaine d'industriels pour créer le réseau RS2E dédié aux batteries de nouvelle génération : Renault, Saft, Alstom, Airbus Group, EDF, Solvay, Total, Zodiac Aerospace, Aurock, E4V, Easyli, Freemens, Pellenc Energy, Solvionic.

L'enjeu est d'importance ; le marché mondial des batteries est estimé à 80 milliards de dollars en 2020, soit deux fois son niveau actuel.

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