Les scientifiques ont créé la première batterie au sodium sans anode qui, selon eux, est moins chère que les batteries au lithium qui dominent le marché.
Cette nouvelle avancée a été réalisée par des chercheurs du Laboratory for Energy Storage and Conversion (LESC) de l’université de Chicago. Les batteries traditionnelles possèdent une anode qui stocke les particules atomiques chargées, appelées les ions. Lorsque la batterie est mise en marche, les ions circulent de l’anode à la cathode – le collecteur de courant qui alimente les appareils.
Cependant, la nouvelle batterie du LESC n’utilise pas d’anode. Les ions sont stockés directement sur la cathode dans un « dépôt électrochimique de métal alcalin ».
« Cette approche permet d’augmenter le voltage, de réduire les coûts et d’accroître la densité énergétique », peut-on lire dans un communiqué de presse daté du 3 juillet.
En outre, la plupart des batteries se basent aujourd’hui sur le lithium. Or, le lithium est un élément rare. La nouvelle batterie résout le problème en utilisant « du sodium abondant et peu coûteux à la place du lithium », précise le LESC.
« Cette nouvelle forme de batterie sera plus abordable et plus respectueuse de l’environnement. Grâce à sa conception innovante et robuste, la batterie sera également sûre et puissante », indique le communiqué. Cette batterie peut fonctionner de manière stable pendant plusieurs centaines de cycles.
Le sodium est beaucoup plus répandu et beaucoup moins cher que le lithium, ce qui lui confère un avantage considérable en matière de fabrication des batteries.
Les gisements de lithium sont concentrés : le Chili, la Bolivie et l’Argentine détiennent, à eux trois, plus de 75 % de l’offre mondiale. En revanche, le sodium peut être plus facilement trouvé dans l’eau des océans et dans les mines de carbonate de soude.
Toutefois, le sodium présente quelques inconvénients. Sa densité énergétique est inférieure à celle du lithium, selon une analyse de Blackridge Research and Consulting. Les batteries au sodium ne peuvent donc pas fournir une charge aussi importante que leurs homologues au lithium.
En outre, le sodium est trois fois plus lourd que le lithium, ce qui se traduirait probablement par des batteries plus encombrantes.
En revanche, les batteries au lithium présentent un risque plus élevé d’emballement thermique et d’incendie. En comparaison, les batteries au sodium sont beaucoup moins sujettes à ces risques et sont donc plus sûres.
Un article détaillant les recherches du LESC a été publié dans la revue Nature Energy du 3 juillet.
« Bien qu’il y ait déjà eu des batteries au sodium, en forme solide et sans anode, personne n’a réussi à combiner ces trois idées jusqu’à présent », a déclaré Grayson Deysher, l’un des auteurs de l’article.
Contrer la domination chinoise
Selon un article publié en décembre 2023 par le service de recherche du groupe financier international ING, le passage aux batteries au sodium permettrait de contrer l’avantage chinois dans le secteur de fabrication des batteries.
« Alors que la Chine ne représentait qu’environ 15 % de l’approvisionnement mondial en matières premières de lithium en 2022, environ 60 % du raffinage du métal en produits chimiques pour les batteries a lieu en Chine », indique ING. « La Chine produit les trois quarts des batteries lithium-ion. »
« Le sodium est l’une des ressources les plus abondantes et les plus répandues géographiquement sur Terre (…) Il est moins cher et plus abondant que le lithium, ce qui le rend moins sensible aux problèmes de disponibilité des ressources et à la volatilité des prix. »
Selon les chercheurs d’ING, la domination chinoise présente des risques si d’autres pays s’orientent vers l’électrification et que Pékin décide de restreindre l’offre.
Il a noté que la Chine domine également le secteur des batteries au sodium. Cependant, le coût moins élevé et l’abondance du sodium signifient que de nouvelles chaînes d’approvisionnement peuvent être développées dans le monde entier.
En novembre 2023, le département américain de l’Énergie a annoncé son intention d’investir jusqu’à 3,5 milliards de dollars dans différentes entreprises afin de stimuler la fabrication américaine de batteries avancées.
L’investissement servira à développer les installations nationales de traitement des minerais pour les batteries, de fabrication des composants de batterie ainsi que des blocs de cellules. En plus du lithium, les investissements ciblent également les technologies de la prochaine génération.
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