Comment le sodium pourrait changer la donne pour les batteries

May 06, 2023

Des batteries moins chères pourraient être à l'horizon.

Cet article est tiré de The Spark, le bulletin hebdomadaire sur le climat de MIT Technology Review. Pour le recevoir dans votre boîte mail tous les mercredis, inscrivez-vous ici.

Bouclez votre ceinture, car cette semaine, on parle de batteries.

Au cours des deux derniers mois, j'ai remarqué de nombreuses annonces concernant un nouveau type de batterie, une annonce qui pourrait bouleverser considérablement les choses si toutes les promesses que j'entends s'avèrent vraies.

Le nouveau challenger ? Les batteries sodium-ion, qui échangent le sodium contre le lithium qui alimente la plupart des véhicules électriques et des appareils comme les téléphones portables et les ordinateurs portables aujourd'hui.

Les batteries sodium-ion pourraient se frayer un chemin dans certains coins du marché des batteries dès la fin de cette année, et elles pourraient contribuer considérablement à réduire les coûts des véhicules électriques. . J'ai écrit une histoire sur toutes les annonces récentes, et vous devriez la lire si vous êtes curieux de savoir quelles entreprises se lancent dans cette tendance et quels sont leurs plans.Mais pour la newsletter de cette semaine, approfondissons un peu la chimie et examinons ce que les détails pourraient signifier pour l'avenir des batteries EV.

L'une des raisons pour lesquelles le lithium domine aujourd'hui les batteries est absolument, d'une simplicité exaspérante : c'est petit.

Je veux dire cela dans le sens atomique le plus littéral. Le lithium est le troisième élément le plus léger, plus lourd que l'hydrogène et l'hélium. En fin de compte, il est difficile de battre le métal le plus léger qui existe si vous essayez de fabriquer des batteries compactes et légères.

Et la réduction du poids et de la taille est l'objectif pour tout fabriquer, des iPhones aux véhicules électriques : une batterie légère et puissante signifie que votre téléphone peut être plus petit et que votre voiture peut rouler plus loin. Ainsi, l'une des principales façons dont nous avons mesuré les progrès des batteries est la densité d'énergie, c'est-à-dire la quantité d'énergie qu'une batterie peut contenir dans une taille donnée.

Les batteries à base de sodium pourraient commencer à arriver sur le marché cette année, si les entreprises donnent suite à leurs plans.

Lorsque vous regardez cette réalité chimique, il n'est presque pas étonnant que les batteries lithium-ion aient explosé en popularité depuis leurs débuts commerciaux dans les années 1990.Il y a évidemment d'autres facteurs aussi, comme la capacité du lithium-ion à atteindre des tensions élevées afin de fournir beaucoup de puissance, mais l'avantage d'être léger et portable est difficile à surestimer.

Les batteries lithium-ion ont également profité de leur position d'opérateur historique. Il existe d'innombrables chercheurs parcourant le monde à la recherche de nouveaux matériaux et de nouvelles façons de construire des cellules lithium-ion, et de nombreuses entreprises les fabriquent en plus grand nombre, ce qui contribue à une plus grande efficacité. En conséquence, les coûts ont baissé pratiquement chaque année pendant des décennies (à l'exception notable de 2022).

Et en même temps, la densité d'énergie augmente, une tendance dont je suis personnellement reconnaissant car j'oublie souvent de recharger mon téléphone pendant des jours à la fois, et cela fonctionne généralement beaucoup mieux quand cela se produit maintenant que quelques-uns il y a des années.

Mais ce n'est pas parce que le lithium-ion domine le monde des batteries aujourd'hui qu'il écrasera la concurrence pour toujours.

J'ai déjà écrit sur le nombre croissant d'options dans l'industrie des batteries, principalement dans le contexte du stockage stationnaire sur le réseau électrique.Ceci est particulièrement important dans la transition vers des sources d'énergie renouvelables intermittentes telles que l'éolien et le solaire.

Alors que les systèmes de secours ont tendance à utiliser des batteries lithium-ion aujourd'hui, car elles sont disponibles, de nombreuses entreprises travaillent à la construction de batteries qui pourraient éventuellement être encore moins chères et plus robustes. En d'autres termes, de nombreux chercheurs et entreprises souhaitent concevoir des batteries spécifiquement pour le stockage stationnaire.

De nouvelles batteries pourraient être fabriquées avec des matériaux abondants comme le fer ou le plastique, par exemple, et elles pourraient utiliser de l'eau au lieu de solvants organiques pour faire la navette, répondant aux préoccupations persistantes concernant la sécurité des installations de batteries lithium-ion à grande échelle.

Mais par rapport au stockage stationnaire, il y a moins de candidats qui pourraient fonctionner dans les batteries EV, en raison des fortes demandes que nous avons pour nos véhicules.Aujourd'hui, la majeure partie de la concurrence sur le marché commercial se situe entre les différentes saveurs de batteries lithium-ion, certaines versions à moindre coût ne contenant pas de cobalt et de nickel gagnant du terrain au cours des deux dernières années.

Cela pourrait aussi bientôt changer, car juste en dessous du lithium dans le tableau périodique, un challenger se cache : le sodium.Le sodium est similaire au lithium à certains égards, et les cellules fabriquées avec ce matériau peuvent atteindre des tensions similaires aux cellules lithium-ion (ce qui signifie que les réactions chimiques qui alimentent la batterie seront presque aussi puissantes).

Et surtout, les batteries à base de sodium ont récemment regroupé plus d'énergie dans un boîtier plus petit. En 2022, la densité énergétique des batteries sodium-ion se situait exactement là où certaines batteries lithium-ion bas de gamme se trouvaient il y a dix ans, lorsque les premiers véhicules électriques commerciaux comme le Tesla Roadster avaient déjà pris la route.

Les projections du BNEF suggèrent que les batteries sodium-ion pourraient atteindre des densités de près de 150 wattheures par kilogramme d'ici 2025. Et certains géants de la batterie et constructeurs automobiles en Chine pensent que la technologie est déjà assez bonne pour les heures de grande écoute. Pour en savoir plus sur ces annonces et sur la date à laquelle nous verrons peut-être les premières voitures à batterie au sodium sur la route, consultez mon histoire sur la technologie.

Voici comment les batteries au sodium pourraient faire leurs débuts dans les véhicules électriques.

J'ai écrit sur le potentiel de ce type de progrès dans une histoire de janvier sur ce que nous pourrions voir pour les batteries cette année.

Le sodium pourrait être en concurrence avec les batteries lithium-ion à faible coût - ces batteries au lithium fer phosphate représentent une part croissante des ventes de véhicules électriques.

Découvrez d'autres batteries sans lithium :

Une startup dit qu'elle sera prête à allumer la première centrale électrique à fusion au monde dans cinq ans. Oui, vous avez bien lu : cinq ans.

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Comme vous vous en souvenez peut-être, le monde de l'énergie a franchi une étape importante en décembre lorsqu'une réaction de fusion a généré plus d'énergie que ce qui avait été mis pour la démarrer. Mais pour de nombreuses raisons, ce moment symbolique ne signifie pas nécessairement que l'énergie de fusion bon marché est à notre portée. Et certains experts sont assez sceptiques quant à l'annonce d'Helion. En savoir plus sur les détails dans cette histoire de mon collègue James Temple.

Besoin de quelques kilomètres d'autonomie supplémentaires sur votre véhicule électrique ? Autant mettre des panneaux solaires sur le toit. Mais ne vous attendez pas à trop de boost. (Bloomberg)

Pour la première fois de toute ma vie, il me semble que je souffre d'allergies saisonnières. Et le changement climatique pourrait avoir quelque chose à voir avec ça . (L'Atlantique)

Les entreprises pourraient surestimer le potentiel du soi-disant « gaz naturel renouvelable ». Bien qu'il puisse réduire les émissions par rapport aux sources fossiles, les critiques craignent que le fait de stocker trop de méthane fabriqué à partir de fumier de vache ou de restes de nourriture ne ralentisse les efforts pour abandonner les combustibles fossiles. (Médias canaris)

→ J'ai écrit plus tôt cette année sur le fonctionnement du processus de fabrication et de capture du méthane à partir des restes de nourriture. (examen de la technologie MIT)

Aubrey Plaza est hilarant et un cadeau pour ce monde,mais certaines personnes ne sont pas si heureuses d'une publicité récente qu'elle a faite pour l'industrie laitière qui vise les laits à base de plantes.(voix)

L'Inde pourrait cesser d'ajouter de nouvelles centrales au charbon au pipeline . Bien que cela n'arrête pas toutes les constructions en cours, cela pourrait donner un coup de pouce majeur aux réductions d'émissions du pays. (Reuters)

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→ Les anodes en silicium de la startup Sila ont fait leurs débuts dans les trackers de fitness il y a près de deux ans. Le prochain arrêt? EV. (examen de la technologie MIT)

Le soutien à l'énergie nucléaire aux États-Unis vient d'atteindre son plus haut niveau depuis plus d'une décennie, selon un nouveau sondage Gallup . (Blé à moudre)

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Les batteries thermiques pourraient aider à réduire les émissions en offrant de nouvelles voies d'utilisation de l'énergie solaire et éolienne.

Les batteries à base de sodium pourraient commencer à arriver sur le marché cette année, si les entreprises donnent suite à leurs plans.

Helion, soutenu par Sam Altman d'OpenAI, a déjà aligné Microsoft comme premier client.

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