Le sodium pourrait bientôt remplacer le lithium dans les batteries : une révolution en marche

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Petite révolution dans le secteur des batteries … et des matières premières. Le réseau français RS2E, qui réunit chercheurs et industriels vient d’annoncer avoir mis au point un nouveau type de batteries au sodium, lesquelles pourraient à terme devenir une alternative aux batteries au lithium et permettre le stockage d’énergies renouvelables.

Une nouvelle également de taille au niveau géopolitique alors que la Bolivie est l’un des principaux pays où est extrait le précieux lithium, matière première utilisée à l’heure actuelle dans les batteries des appareils électroniques portatifs, les tablettes, les ordinateurs portables ainsi que dans celles des véhicules électriques.

Elément notable : alors que les ressources de lithium sont très localisées sur la planète, conduisant notamment Bolloré à s’accorder avec le gouvernement bolivien pour développer l’industrie du lithium, en vue de permettre le développement de sa blue-car, le sodium s’avère quant à lui mille fois plus abondant. Ce qui laisse entrevoir une véritable mise en concurrence des pays producteurs et une baisse importante du prix de revient des batteries.

Le fonctionnement du nouveau prototype mis au point par des chercheurs du CNRS et du CEA s’inspire de celui des batteries lithium-ion, des ions sodium transitant d’une électrode à l’autre dans un milieu liquide, au fil des cycles de charge et de décharge.
En vue de faciliter le passage d’une batterie à l’autre, le prototype est d’un même format – dit 18650 – que celui des batteries lithium-ion aujourd’hui commercialisées (un cylindre de 1,8 cm de diamètre sur 6,5 cm de hauteur).

La quantité d’électricité que l’on peut y stocker atteint 90Wh/kg, un chiffre comparable à celui des batteries lithium-ion à leur début, précise par ailleurs le CNRS. Lequel ajoute que 2.000 cycles de charge et de décharge devraient être possibles sans perte de performance.  Autre atout et non des moindres : cette nouvelle batterie est capable à la fois de se charger très rapidement et de restituer son énergie très vite.

A noter qu’à la fin des années 1980, cette technologie avait en effet été écartée au profit du lithium, dont la supériorité semblait alors évidente, techniquement parlant. Trois fois plus légers que les ions sodium, les ions lithium permettent de fabriquer des batteries très légères. C’était sans compter sur son inconvénient majeur : sa relative rareté et sa localisation dans quelques endroits ciblés de la planète, deux éléments propices à la flambée des cours.

« Lorsque le marché des véhicules électriques a commencé à se développer, on a craint un envol des cours du lithium », rappelle ainsi Jean-Marie Tarascon, le spécialiste français des batteries, chimiste du solide au CNRS. Une situation qui a rapidement plaidé à un retour du sodium. D’autant plus qu’on le trouve à hauteur de 2,6 % dans la croûte terrestre, contre 0,06 % à peine pour le lithium. Mieux encore, il se répartit de manière relativement égale sur la planète, notamment dans l’eau de mer, sous forme de chlorure de sodium (NaCl).

Alors que pour le lithium, toute la recherche fondamentale s’était faite en Europe, notamment en France,  le transfert de technologie et la commercialisation ont eu lieu néanmoins au Japon. Permettant au passage à Sony de lancer sa première batterie lithium-ion en 1991. Résultat  des courses : 95 % de la fabrication Li-ion se fait aujourd’hui en Asie » déplore Jean-Marie Tarascon.

Pour éviter que cette situation ne se reproduise, le CNRS (pour la partie fondamentale) et le Liten-CEA (pour l’aspect transfert de technologie) se sont associés à une quinzaine d’industriels parmi lesquels Renault, Saft ou encore Alstom pour créer le réseau RS2E dédié aux batteries de nouvelle génération.

Objectif affiché : assurer la recherche mais également le développement, afin de pouvoir lancer la commercialisation des batteries sodium-ion sur le sol européen, dès que celles-ci seront prêtes. Le prototype étant finalisé, la prochaine étape est donc d’optimiser et de fiabiliser les procédés en vue d’un futur déploiement industriel.

Selon les analystes, le marché mondial des batteries devrait atteindre 80 milliards de dollars en 2020, soit deux fois plus qu’aujourd’hui. Si les batteries sodium-ion pourraient se faire une place de choix sur le marché du véhicule électrique, elles pourraient être rapidement très recherchées pour le stockage de masse des énergies renouvelables intermittentes, éolien ou solaire.
Autre marché potentiel, celui des batteries domestiques, que le créateur de la Tesla Car, le Californien Elon Musk, a lancé au mois d’avril 2015. Sa Power Wall est destinée à emmagasiner l’énergie produite par les panneaux solaires installés directement sur le toit de sa maison, permettant également de réguler sa consommation en stockant l’électricité aux heures creuses.
Reste que la concurrence est loin de s’endormir …. Toyota travaille d’ores et déjà sur un prototype de batterie de voiture sodium-ion. La start-up anglaise Faradion, associée à l’université d’Oxford, a fait cette année une première démonstration de vélo électrique à batterie sodium-ion.

Sources : AFP, CNRS

Elisabeth Studer – 30 novembre 2015 – www.leblogfinance.com

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. Batterie pour téléphone : bientôt du sucre à la place du lithium ?

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(33 commentaires)

  1. Il faut espérer que cela ne ressemblera pas à la mise au point du moteur rotatif par Citroen !!

  3. La Bolivie se lance dans l’industrialisation du lithium
    http://www.letemps.ch/economie/2015/08/21/bolivie-se-lance-industrialisation-lithium

    Le pays andin a les plus grandes réserves de ce métal essentiel pour les batteries. La Paz va investir 925 millions de dollars pour son extraction, une somme record pour cet Etat

    La Bolivie se lance dans l’industrialisation du lithium

    Matières premières Le pays andin a les plus grandes réserves de ce métal essentiel pour les batteries

    La Paz va investir 925 millions de dollars pour son extraction, une somme record pour cet Etat

    Pour les touristes qui le parcourent, le salar d’Uyuni, le plus grand désert de sel du monde, est l’image même du dénuement: une page blanche ouverte à 3600 mètres d’altitude, vide, plate, grande comme un quart de la Suisse. Pour les salariés de l’usine pilote de lithium de Lipi, il est au contraire l’espoir de voir un jour la Bolivie devenir l’émirat énergétique du XXIe siècle. Vêtus d’une combinaison rouge, cagoule sur la tête, les employés de l’entreprise minière d’Etat Comibol ressemblent à des cosmonautes. Ils s’affairent autour de sept piscines de 500 mètres de côté, creusées dans le sel et remplies par des pompes qui font remonter la saumure des profondeurs. «Le contenu de la première piscine est concentré par l’évaporation solaire et passe dans la deuxième piscine, puis la troisième jusqu’à obtenir au bout de huit mois la sylvinite, la matière première d’où est extrait le lithium», explique Gonzalo Alfaro, administrateur de l’usine.

    Pour l’instant, seules quelques tonnes sont produites, à titre expérimental. Mais l’or blanc pourrait bientôt couler à flots. Le 16 août dernier, la Bolivie a signé un contrat avec l’entreprise allemande K-UTEC AG Salt Technologies pour la construction d’une usine de carbonate de lithium. D’ici 2019, Lipi se convertira en un véritable site industriel avec des piscines d’un kilomètre carré, de nouvelles unités de production de potasse et autres sulfates, générant 500 emplois directs et 2000 autres dans les communautés alentour. «C’est notre argent, nous n’avons aucun partenaire, nous sommes les propriétaires», s’est félicité Evo Morales, le président bolivien, qui s’apprête à débourser 925 millions de dollars, l’un des plus grands investissements jamais réalisés dans le pays.

    Un enthousiasme à la hauteur des espérances que suscite ce métal, le plus léger de la table périodique des éléments. Le lithium, véritable éponge énergétique, est utilisé pour les batteries de téléphones portables, d’ordinateurs ou de voitures électriques. Pour les Boliviens, qui disposent de la plus grande réserve mondiale – neuf millions de tonnes sur quarante – c’est une chance historique, mais aussi un véritable défi. Comment garder le contrôle sur cette ressource, tout en tirant profit? Cette question, ici, n’est pas née avec le lithium. Dès l’époque coloniale, les Espagnols ont pillé les mines d’argent de Potosi. Puis ce furent les hévéas d’Amazonie cédés au Brésil, le salpêtre des côtes du Pacifique «volé» par le Chili, et enfin les guerres de l’eau et du gaz, dans les années 2000, pour empêcher la mainmise des multinationales sur ces deux ressources.

    Ce lourd passif explique pourquoi, à Lipi, les 200 employés sont tous Boliviens. De jeunes «gardiens du lithium» capables de supporter l’isolement, un soleil implacable et une température qui peut descendre à –20°C. «Nous avons beaucoup d’abandons, mais c’est le prix à payer pour développer cette technologie bolivienne, avoue Gonzalo Alfaro. La colonie puis le libéralisme ont engendré beaucoup de pauvreté, et moi je suis ici pour appuyer le changement politique lancé par Evo Morales.» Cette stratégie 100% nationale est-elle cependant la bonne? Alors que la Bolivie dispose des principales réserves mondiales de lithium, sa production reste marginale comparée à celles de l’Australie, du Chili et de l’Argentine. Ces deux pays sud-américains ont, eux, ouvert leurs salars à des multinationales qui ont apporté capitaux et savoir-faire. Une «ingérence» qu’a toujours refusée la Bolivie, alors que son lithium mêlé de magnésium est beaucoup plus difficile à extraire.

    Pour l’économiste Henry Oporto, spécialiste de l’industrie minière, ce «rêve» que l’on fait miroiter aux Boliviens pourrait très vite se dissiper: «Cela fait sept ans qu’Evo Morales a lancé cette filière, avec très peu de résultats, affirme-t-il. Pour un pays comme le nôtre, pauvre, sans expérience de ce type d’industrie, il aurait été plus raisonnable de faire un appel d’offres pour exploiter le lithium conjointement avec une entreprise étrangère. Cette nouvelle usine sera-t-elle adaptée au salar d’Uyuni? Les coûts de production seront-ils compétitifs? On ne sait pas.» Un pessimisme que ne partagent pas les villages alentour. A Colcha K, Chuvica ou San Pedro de Quemez, les habitants qui survivaient en essayant de préserver quelques arpents de quinoa et un maigre troupeau de lamas ont vu arriver l’électricité, l’eau courante, des routes. Tous, ici, veulent encore croire au lithium.

    «Cela fait sept ans qu’Evo Morales a lancé cette filière, avec très peu de résultats»

  4. Le coût du stockage avec des batteries Sodium-Ion reste encore très élevé même si il est beaucoup moins cher que les batteries Lithium-Ion sans parler des avantages en terme de sécurité.
    Par exemple, Aquion Sodium commercialise des batteries Sodium-Ion pour 500?$?US par kilowatt-heure avec 3000 cycles de décharge/recharge complètes garantis soit un coût de 0.16 $?US par KWh soit le tarif officiel de l’électricité vendu en France.
    Si cela ne pose pas de problèmes pour des appareils nomades, le surcoût de l’électricité en cas de stockage domestique ou pour stocker les excédents de production d’électricité est très important.
    Même pour l’automobile, l’avantage restera limité avec des capacités 3 fois plus faibles que les batteries Lithium-Ion à masse identique.
    Si on prévoit une baisse des coûts par 2 d’ici 2025, le chemin est encore long pour stocker l’électricité avec un (sur)coût acceptable.
    http://www.lesaffaires.com/dossier/changements-climatiques-40-solutions-business/aquion-energy–stocker-de-lenergie-solaire-dans-la-saumure/583361

  5. wahou El Gringo !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! de retour !!!!!!!
    que cela fait plaisir !!!!!
    merci encore !!!

  6. le chemin est encore long pour stocker l’électricité !!
    oh que oui
    et c’est bien un des pbs le plus important et crucial

  8. De quoi parle-t-on, d’une batterie mobile et de faible poids ? d’un stockage fixe ? etc..
    Il existe des solutions n’utilisant pas de réaction chimique pour le stockage d’énergie !! La solution organisée autour d’une réaction chimique c’est pour des systèmes de piles uniquement.
    Le problème du stockage dépasse largement cet horizon.

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