L’avenir des véhicules électriques pourrait bien être influencé par une nouvelle invention du Laboratoire national d’Argonne du Département de l’énergie des États-Unis (DOE). Cette trouvaille pourrait potentiellement réduire le coût des batteries de véhicules électriques, rendant ces derniers plus accessibles et plus respectueux de l’environnement.
Les véhicules électriques sont souvent associés à un coût élevé, en grande partie dû aux batteries lithium-ion qui les alimentent. Les chercheurs du DOE ont mis au point et breveté un nouveau matériau de cathode qui remplace les ions lithium par du sodium, ce qui pourrait réduire considérablement le coût de ces batteries.
Christopher Johnson, chimiste senior et membre distingué d’Argonne, estime que «une batterie sodium-ion coûterait un tiers de moins qu’une batterie lithium-ion».
Une structure de cathode innovante
Le travail de l’équipe de recherche de Johnson s’inspire de recherches antérieures sur un nouveau matériau de cathode pour les batteries lithium-ion. Ce matériau est maintenant utilisé dans les batteries qui alimentent des véhicules électriques comme la Chevy Volt et la Bolt.
En s’appuyant sur ces recherches, l’équipe de Johnson a inventé une cathode à oxyde stratifié adaptée aux batteries sodium-ion. Cette variation de la cathode NMC est un oxyde de sodium nickel-manganèse-fer (NMF) avec une structure stratifiée pour une insertion et une extraction efficaces du sodium.
Les avantages des batteries sodium-ion
Les batteries sodium-ion présentent de nombreux avantages, notamment en termes de durabilité et de coût. Le sodium est beaucoup plus abondant et facile à extraire que le lithium, ce qui le rend moins cher et moins sujet aux fluctuations de prix ou aux perturbations de la chaîne d’approvisionnement.
Par ailleurs, les batteries sodium-ion peuvent conserver leur capacité de charge à des températures inférieures à zéro, ce qui est un avantage notable par rapport aux batteries lithium-ion existantes.
En synthèse
« Nous sommes maintenant sortis de la phase de laboratoire et sommes prêts à soumettre notre cathode à des tests dans des cellules de batterie similaires à celles d’une véritable batterie de véhicule électrique« , a ajouté M. Johnson. Ces tests seront effectués dans l’installation d’analyse, de modélisation et de prototypage de cellules d’Argonne.
« À partir de là, nous espérons que la cathode NMF suivra la trajectoire de notre cathode NMC et sera choisie pour la fabrication« , a t-il ajouté. Son équipe travaille également à la mise au point de matériaux différents pour les deux autres composants principaux d’une batterie – l’électrolyte et l’anode – afin d’augmenter encore la densité énergétique.
Les batteries sodium-ion ont une autre application possible que le transport. En particulier, elles conviennent bien au stockage de l’énergie renouvelable destinée à être utilisée dans un réseau électrique, où le poids de la batterie est moins important et où le fonctionnement à basse température est un atout. Les batteries pour réseaux électriques constituent un marché en pleine expansion pour les batteries.
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Malgré certains défis, comme le poids plus élevé du sodium par rapport au lithium, les batteries sodium-ion présentent bien un potentiel considérable pour l’avenir des véhicules électriques et le stockage de l’énergie renouvelable. Avec des coûts réduits et une meilleure durabilité, elles pourraient bien être la clé d’un avenir plus vert et plus économique.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une batterie sodium-ion ?
Une batterie sodium-ion est une type de batterie rechargeable qui utilise du sodium pour stocker et libérer de l’énergie.
Pourquoi les batteries sodium-ion sont moins chères que les batteries lithium-ion ?
Le sodium est beaucoup plus abondant et facile à extraire que le lithium, ce qui le rend moins cher et moins sujet aux fluctuations de prix ou aux perturbations de la chaîne d’approvisionnement.
Quels sont les avantages des batteries sodium-ion ?
Les batteries sodium-ion peuvent conserver leur capacité de charge à des températures inférieures à zéro, ce qui est un avantage notable par rapport aux batteries lithium-ion existantes. De plus, elles sont moins chères à produire.
Quels sont les inconvénients des batteries sodium-ion ?
Le sodium est environ trois fois plus lourd que le lithium, ce qui augmente considérablement le poids de la batterie.
Quelles sont les applications potentielles des batteries sodium-ion ?
Outre les véhicules électriques, les batteries sodium-ion sont bien adaptées au stockage de l’énergie renouvelable pour une utilisation dans un réseau électrique.
Références
Légende illustration principale : Christopher Johnson, Argonne, au laboratoire, travaillant sur des batteries avancées pour les véhicules électriques et d’autres applications. (Image du laboratoire national d’Argonne.)
U.S. Department of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory. (2024).
