Coût réduit de 30% ! Pourquoi les piles au sodium n’ont-elles pas remplacé les piles au lithium ?

Ces dernières années, la plupart des incendies dans les centrales électriques de stockage d’énergie associées sont provoqués par des explosions de batteries au lithium.

Si les batteries au lithium sont si dangereuses, pourquoi les utilisons-nous encore ? La raison est simple. Du point de vue des performances globales, les batteries lithium-ion restent la meilleure de toutes les technologies de batteries actuelles.

Avec l'émergence continue de nouvelles technologies de batteries , les batteries au sodium sont progressivement devenues publiques. En revanche, les batteries au sodium sont beaucoup plus sûres que les batteries au lithium. Lors de tests tels que la surcharge, la décharge excessive, le court-circuit et la perforation de l'aiguille, ils peuvent éviter les incendies et les explosions.

Sûrs et bon marché, ils peuvent éviter la plupart des accidents dans les centrales électriques de stockage d’énergie. Pourquoi les piles au sodium n’ont-elles pas remplacé les piles au lithium ?

Que sont les batteries sodium-ion ? Quels sont les avantages?

Le principe de fonctionnement des batteries sodium-ion est très similaire à celui des batteries lithium-ion :

Pendant la charge, les ions sodium libérés par l'électrode positive de la batterie atteignent le matériau de l'électrode négative à travers l'électrolyte. Dans le même temps, les électrons pénètrent dans l’électrode négative via un circuit externe pour assurer l’équilibre des charges positives et négatives. Lors de la sortie, la situation est inverse. Les électrons pénètrent dans l'électrode positive depuis l'électrode négative via un circuit externe, générant du courant pour piloter l'appareil électrique.

La différence importante entre les batteries au sodium et au lithium est que les réserves de sodium dans la terre sont bien supérieures à celles du lithium. La teneur en sodium de la croûte terrestre est de 2,27 %, ce qui en fait le cinquième métal le plus abondant dans la croûte terrestre, juste derrière l'aluminium, le fer, le calcium et le magnésium, tandis que les réserves de lithium sont inférieures au millième. Par conséquent, une fois industrialisées, le coût des batteries sodium-ion sera bien inférieur à celui des batteries au lithium.

De plus, les batteries sodium-ion présentent également des avantages significatifs en matière de sécurité. Étant donné que la résistance interne des batteries sodium-ion est légèrement supérieure à celle des batteries lithium-ion, lorsque le circuit tombe en panne, la chaleur instantanée est moindre, ce qui peut réduire la probabilité d'incendie de la batterie en cas d'accident.

Pourquoi les batteries sodium-ion ne sont-elles pas largement utilisées ?

Les batteries sodium-ion sont peu coûteuses et très sûres, mais elles n’ont jamais été largement utilisées. Quels sont devenus les freins à leur développement ?

1. La densité énergétique des batteries sodium-ion est faible. Elle n’est que de 100 à 150 Wh/kg, alors que la densité énergétique des batteries au lithium est de 120 à 180 Wh/kg. Cela signifie que pour des batteries de même taille, les batteries sodium-ion peuvent stocker beaucoup moins d’énergie que les batteries lithium-ion.

Pour le dire plus simplement, cela rend l'effet « endurance » des batteries au sodium dans les véhicules à énergies nouvelles et les centrales électriques de stockage d'énergie moins bon que celui des batteries au lithium, et il est loin de répondre aux besoins quotidiens sous tous leurs aspects. C’est un point majeur à surmonter pour la vulgarisation des batteries au sodium.

2. Le nombre de cycles des batteries sodium-ion est relativement faible, généralement plus de 2 000 fois, tandis que la durée de vie des batteries au lithium est généralement supérieure à 3 000. Le nombre de cycles est lié à la durée de vie de la batterie. Personne ne veut utiliser un produit dont la batterie s’est gravement détériorée, il est donc difficile d’être largement accepté dans les applications d’ingénierie.

3. La chaîne industrielle est immature. Le système de fournisseurs de chaînes industrielles de matériaux d'électrodes positives et négatives, d'électrolytes, etc. de batteries sodium-ion n'a pas encore atteint une échelle, les prix en amont sont relativement élevés et l'avantage en termes de coûts ne peut pas être démontré.

Dans le domaine des systèmes de stockage d'énergie , notamment dans le domaine de la production d'énergie éolienne, les batteries sodium-ion présentent un grand potentiel. La production d’énergie renouvelable telle que l’énergie éolienne naturelle est instable. Le système électrique nécessite une grande stabilité, ce qui signifie que l'énergie éolienne ne peut pas être directement connectée au réseau et qu'un gros bloc de batteries est nécessaire comme « tampon » pour l'énergie éolienne. Les batteries sodium-ion sont de petite taille, légères et peu coûteuses, ce qui peut rendre les systèmes de stockage d'énergie plus compacts et plus économes en énergie, et permettre une utilisation plus efficace des énergies renouvelables.