Abondance de minéraux
Les batteries sodium-ion présentent un avantage majeur en termes d'abondance minérale. Le prix du lithium a grimpé à plus de 80 000 dollars américains la tonne en 2022 en raison des tensions géopolitiques, des problèmes d'approvisionnement post-COVID et de la hausse de la demande. Cette situation a mis en lumière la fragilité d'une chaîne d'approvisionnement dominée par la Chine, qui contrôle plus de 93 % du traitement du graphite et plus de 80 % de la production mondiale des gigafactories.
Bien que le prix du lithium ait depuis chuté à environ 10 000 $US la tonne, le carbonate de sodium demeure nettement moins cher. Il en résulte un coût des matières premières réduit et une moindre vulnérabilité aux ruptures d’approvisionnement. Le sodium est également largement disponible et peut être obtenu à partir de matières premières courantes telles que la trona ou le sel, ce qui en fait un candidat idéal pour une production nationale.
Le rapport d’IDTechEx, « Batteries sodium-ion 2025-2035 : Technologie, acteurs, marchés et prévisions », conclut que si le prix du lithium dépasse à nouveau les 50 000 $US la tonne, l’avantage concurrentiel des batteries sodium-ion sera encore plus marqué.
Compatibilité immédiate
Les batteries sodium-ion offrent une grande compatibilité avec les procédés de fabrication existants pour les batteries lithium-ion. Elles peuvent souvent être fabriquées avec les mêmes formats et équipements, ce qui permet une production à plus grande échelle plus rapide et plus économique. Cependant, cette compatibilité dépend de la chimie des matériaux. Certains matériaux, comme les oxydes lamellaires et les analogues du bleu de Prusse, sont sensibles à l'humidité et nécessitent une manipulation en salle sèche afin d'éviter toute perte de performance due aux réactions avec la vapeur d'eau.
Les cellules sodium-ion présentent une densité énergétique inférieure, ce qui signifie qu'il faut davantage de cellules pour stocker la même quantité d'énergie. Cela accroît les besoins en équipements et augmente les coûts de production d'environ 15 %. Malgré cela, les cellules sodium-ion peuvent tirer parti d'une grande partie de la chaîne d'approvisionnement des cellules lithium-ion, le partage des processus et des infrastructures offrant un raccourci précieux vers une production à l'échelle industrielle.
La compatibilité de la production de cellules sodium-ion et lithium-ion dépend de leur chimie. Source : IDTechEx
Avantages en matière de sécurité
Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries sodium-ion peuvent être transportées déchargées. Cela réduit les risques d'incendie pendant le transport et rend l'expédition plus sûre, plus facile et moins coûteuse. Il s'agit d'un avantage logistique majeur, notamment pour les chaînes d'approvisionnement mondiales.
Les batteries sodium-ion utilisent généralement des anodes en carbone dur. L'absence d'intercalation du sodium dans le graphite permet l'emploi de différents solvants d'électrolyte, comme le carbonate de propylène (PC), qui possède un point d'éclair élevé et une large plage de fluidité. Généralement déconseillé dans les systèmes lithium-ion, le PC est parfaitement adapté aux cellules sodium-ion. Il peut ainsi remplacer des solvants plus inflammables, tels que le DEC et le DMC, améliorant la stabilité thermique et la sécurité.
Cela dit, l'affirmation générale selon laquelle les batteries sodium-ion sont toujours plus sûres que les batteries lithium-ion n'est pas entièrement exacte. La sécurité dépend fortement de la chimie spécifique utilisée. Par exemple, les matériaux à base d'oxydes stratifiés tels que le NFPP ou le NFM se comportent différemment dans des conditions d'utilisation inappropriées. Ces différences sont analysées plus en détail dans le rapport complet d'IDTechEx, qui inclut les données des tests ARC de plusieurs fabricants de batteries sodium-ion.
En cas de surchauffe, les cellules sodium-ion ont tendance à entrer en emballement thermique à des températures plus élevées et progressent plus lentement que les cellules lithium-ion, offrant ainsi une sécurité accrue dans certaines conditions.
Auteur : Shazan Siddiqi, analyste technologique principal chez IDTechEx
