Poussée à marche forcée par les réglementations, l'électrification de la mobilité est en marche.
La mobilité électrifiée engendre un
besoin de stockage d'énergie colossal à l'échelle de la planète: 4 500 GW (gigawatt-heure) en 2030 à l'échelle de la planète. En 2022, les besoins de stockage d'énergie s'élèvent à 400 GW (source McKinsey).
Les principales ressources nécessaires pour produire des batteries haute tension, en l'occurrence
le lithium, le nickel et le cobalt pourraient connaître des pénuries malgré les initiatives en cours d'augmentation des capacités d'extraction, de raffinage, de synthèse ou encore de recyclage.
Pour répondre à la demande croissante de stockage d'énergie, il est nécessaire de
mettre en place des solutions batteries utilisant des ressources alternatives qui ne reposent pas sur des matériaux en tension.
Le
sodium-ion est une solution pour les
batteries dites « de puissance ».
L'un des avantages technologiques du sodium-ion est
sa facilité d'insertion / de désinsertion dans la matière active des électrodes, ce qui lui confère des capacités de puissance et de charge élevées.
Cette performance intrinsèque est particulièrement intéressante pour des applications d'
hybridation automobile pour lesquelles
le besoin premier est la puissance lors des phases d'accélération ou de récupération au freinage plus que l'autonomie.
La batterie agit en booster du moteur électrique pendant l'accélération et réduit la consommation de carburant.
La batterie sodium-ion est capable d'absorber et de restituer une forte quantité de courant sur une très courte période.
Comment fonctionne une batterie ?Le principe de la batterie consiste à faire circuler des électrons en créant une différence de potentiel entre les deux électrodes, une négative et l'autre positive, plongées dans un liquide conducteur ionique appelle l'électrolyte.
Une batterie est composée de « matière active positive » et de « matière active négative ». Lorsque du courant est chargé au sein de la matière activité positive, celle-ci génère des ions qui vont progressivement se loger dans la matière active négative, cette dernière agissant comme une sorte d'éponge.
Quand la batterie alimente un appareil, les électrons accumulés dans l'électrode négative sont libérés au travers d'un circuit externe jusqu'à rejoindre l'électrode positive : c'est la phase de décharge.
À l'inverse, quand la batterie est en charge, l'énergie transmise par le chargeur fait revenir les électrons de l'électrode positive vers la négative.
Les batteries sodium-ion sont des batteries sûres :
lorsqu'une cellule de batterie chauffe, et qu'elle dépasse une certaine température, l'emballement thermique reste contenu à 200 degrés maximum, une température insuffisante pour déclencher une propagation à d'autres cellules.
Cela permet de réaliser des packs batterie en plastique plus légers, avec un dispositif de sécurité simplifié. Au final, cela signifie réduction du poids, réduction des coûts et augmentation de la densité d'énergie du pack batterie.
La batterie sodium-ion de Tiamat de « puissance » revendique
une capacité de recharge très rapide : de 0 à 100 % de charge en 10 minutes.
Elle permet de réaliser des petits packs batterie, légers, avec une durée de vie plus importante et dans des conditions de sécurité incomparables.
Pourquoi le sodium n'a pas été privilégié à l'origine pour produire des batteries ?La mise au point des batteries basées sur les échanges d'ions, Sodium et Lithium étaient en compétition dans les années 1990.
L'ion sodium présentait une limite de taille : étant plus gros et plus lourd, il procurait moins d'énergie dans un volume donné et donc moins d'autonomie.
Le lithium-ion promettait une densité d'énergie supérieure.
À l'heure où tous les efforts étaient focalisés sur le lithium, des chercheurs du CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) ont continué à travailler sur le sodium-ion.
L'électrochimie à base de sodium-ion est adaptée aux systèmes batterie de forte puissance pour
véhicules hybrides légers 48V, pour véhicules hybrides et pour les véhicules hydrogène.
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