L’heure est désormais aux batteries sodium-ion dans les véhicules électriques !
L’heure est désormais aux batteries sodium-ion dans les véhicules électriques !
Les progrès récents des batteries sodium-ion les rendent adaptées aux véhicules électriques, avec des avantages décisifs par rapport aux technologies existantes. Leur production a démarré en Chine!
(L’article original est en anglais et peut être trouvé à ce lien.)
Imaginez que vous décidez d'acheter une voiture électrique. Il y a deux modèles - appelons-les Modèle L et Modèle S - devant vous.
Les deux véhicules électriques sont extrêmement similaires, mais il existe des différences importantes.
Le Modèle S est 15 % moins cher, est moins dispendieux, a 15 % d’autonomie en moins, se recharge deux fois plus vite et ne perd pas 20 à 40 % d’autonomie en hiver.
Le Modèle S n’est en réalité différente du Modèle L que par le fait qu’il dispose d’une batterie différente.
Le Modèle S est équipé d'une batterie sodium-ion tandis que le Modèle L est équipé d'une batterie standard de type lithium-ion.
Le Modèle est beaucoup moins cher car la constitution de sa batterie repose en grande partie sur du sodium très bon marché et abondant.
Le modèle L utilise toutes sortes de minéraux – non seulement du lithium, mais aussi du cobalt, du graphite et d’autres – qui sont plus chers, nécessitent une exploitation minière massive, parfois dans de très mauvaises conditions écologiques ou sociales, et sont généralement importés.
Oh, j'oubliais : même si le risque d'incendie avec le modèle L est très très faible — nous dit-on —, il est pratiquement nul avec le modèle S.
Face à ce choix entre Model S et Model L, que choisirez-vous ?
Il y a de fortes chances que vous choisissiez le modèle S, c'est à dire que vous choisissiez la batterie Sodium-Ion.
Pourquoi la technologie sodium-ion apparaît-elle comme une solution pour les véhicules électriques ?
La technologie des batteries sodium-ion existe depuis quelques années et a été développée dans les années 70 et au début des années 80. La technologie repose sur les ions sodium comme porteurs de charge.
Oui, du sodium, l’élément que vous avez dans le sel de cuisine !
Les principes de fonctionnement et la construction des cellules sont généralement similaires à ceux des batteries lithium-ion, mais le lithium est remplacé par du sodium comme matériau de cathode.
Jusqu'à récemment, l'accent dans le développement des batteries pour véhicules électriques était axé sur le lithium, car il offre un plus grand potentiel en termes de densité énergétique et d'autonomie.
La demande et le prix croissants du lithium, ainsi que la difficulté croissante de s’en procurer, ont amené les fabricants de batteries et les chercheurs à réexaminer les batteries à base de sodium.
Aujourd’hui, les performances des batteries à base de Sodium sont très proches de celles des batteries LFP (Lithium – Fer – Phosphate), utilisées par Tesla et d’autres constructeurs pour plusieurs modèles.
Les batteries LFP, même si elles ne sont pas les plus denses en énergie, sont de plus en plus adoptées par les fabricants de batteries et les constructeurs automobiles car elles coûtent moins cher à produire.
On ne sait pas quel est l'écart exact actuel entre les batteries LFP et les batteries sodium-ion. En effet, la recherche et le développement sont extrêmement actifs et largement gardés secrets pour des raisons de propriété intellectuelle.
Ce qui ressort clairement de divers articles récents, c'est que les performances des batteries Sodium-Ion sont très proches de celles des batteries LFP. Il existe également une marge d’amélioration considérable.
Le plus grand fabricant chinois de batteries, CATL, a déjà adopté la technologie sodium-ion.
La batterie CATL de première génération génère 160 wattheures par kilogramme. C'est 10 % d'énergie en moins que les batteries fer LFP. …
CATL prévoit d’augmenter la densité énergétique de ses batteries de nouvelle génération à 200 Wh/kg.
La densité énergétique des batteries est une mesure clé. C'est la quantité d'énergie, en Watt heures, qui peut être stockée dans 1 kg de batterie .
Les meilleures batteries au lithium disponibles en production de masse ont des densités énergétiques de l'ordre d’environ 272 à 296 Wh/kg (pour le modèle 4680 de Tesla).
Les chiffres varient en ce qui concerne la technologie LFP, qui évolue également, mais on estime généralement qu'elle offre au moins 160 Wh par kg de densité au niveau de la batterie.
Un excellent article sur les batteries Sodium-Ion a été publié en mai 2022 dans Chemical & Engineering News, que vous êtes invités à lire.
Voici la comparaison entre Na-Ion et Li-Ion qu’ils ont produits.
Certains véhicules électriques sont équipés de batteries sodium-ion
Le principal fabricant automobile qui a commencé, ou devrait démarrer sous peu, la production de véhicules électriques équipés de batteries sodium-ion est le chinois BYD.
BYD a annoncé qu'il commencerait à produire son modèle Seagull (ou goéland en français) avec une batterie sodium-ion, et le fera ensuite avec son modèle Dolphin (ou dauphin en français) juste un peu plus grand.
Tous ces développements sont en cours, et nous devrions obtenir des détails sur les prix et les performances réelles de ces véhicules dans les semaines ou les mois à venir.
A noter que le prix de base annoncé du Seagull , en Chine, équipé d'une batterie Lithium-Ion, est très bas, à seulement 11 300 $ US.
La version Sodium-Ion pourrait être annoncée à un prix encore plus bas.
Comme nous l’avons évoqué précédemment, ces modèles à prix compétitifs représentent une grande opportunité potentielle pour les consommateurs, mais sont considérés comme une menace vitale par les constructeurs automobiles en Europe et en Amérique du Nord.
En effet, les industries automobiles des économies à coût de main d’œuvre élevé auront extrêmement de mal à rivaliser avec de tels véhicules à bas prix sur le marché.
Quels véhicules électriques sont adaptés aux batteries sodium-ion ?
A ce stade, tous les véhicules aptes à être équipés de batteries LFP devraient, en principe, pouvoir, sinon aujourd'hui, dans un avenir très proche, être équipés de batteries de type Sodium-Ion.
Tesla utilise déjà la technologie LFP pour certaines versions de ses deux véhicules les plus vendus : le Modèle 3 et le Modèle Y.
Ford et General Motors ont annoncé qu'ils passeraient à la technologie LFP, pour des véhicules tels que le camion Lightning EV et l'EV Bolt.
Il n’y a pas information selon laquelle des batteries sodium-ion seraient déjà en préparation pour les véhicules hybrides, mais cela semble être une excellente décision, étant donné la relativement petite taille de ces batteries et les incendies et autres problèmes qui existent également avec les véhicules hybrides.
La technologie sodium-ion offre des avantages considérables
Quels seraient les avantages d’une transition audacieuse vers les batteries sodium-ion? Ils sont nombreux et cela inclut les aspects suivants :
* les batteries devraient coûter moins de la moitié du prix des batteries actuelles, qui sont de loin la pièce la plus chère des véhicules électriques (de l’ordre de 30% du coût de production)
* les prix de vente des véhicules équipés de batteries Na-Ion seraient nettement inférieurs
* le coût des batteries ne devrait pas fluctuer de manière significative, car il n'y aurait pas une forte dépendance à l'égard de minéraux importés coûteux
* un approvisionnement fiable en minéraux requis serait beaucoup moins problématique ; il n'y aurait pas une forte dépendance à l'égard des fournisseurs étrangers
* Les batteries sodium-ion ne devraient pas perdre de capacité comme le font les batteries au lithium, de sorte que les performances de la batterie dureront plus longtemps.
* la longévité des véhicules serait ainsi plus élevée et les valeurs de revente ne baisseraient pas en raison des incertitudes liées à la batterie
* même si un remplacement de batterie est nécessaire à un moment donné, en raison d'un accident, ou avec l'âge, cela coûtera beaucoup moins cher
* Les informations actuellement disponibles suggèrent que le recyclage des batteries sodium-ion sera beaucoup plus simple et moins coûteux qu'avec les technologies actuellement utilisées.
* le problème des incendies, y compris les incendies spontanés, qui est un réel problème avec les véhicules électriques, serait considérablement réduit, ce qui éliminerait la peur liée aux incendies lors de l'achat et de la conduite d'un véhicule électrique
* les problèmes associés et les coûts élevés liés à la prévention des incendies (plus de distance entre les véhicules stationnés, installation de gicleurs dans les stationnements, etc.) disparaîtraient en grande partie
* la réduction considérable du risque d'incendie et le coût de remplacement inférieur en cas de dommages à la batterie rendront les véhicules électriques à nouveau assurables à des primes décentes (il y a eu dernièrement des augmentations massives des primes d’assurance pour les véhicules électriques au Royaume-Uni)
* le véhicule serait plus adapté aux climats plus froids, notamment le nord des États-Unis, le Canada le Nord de l'Europe; car les batteries actuelles peuvent perdre jusqu'à 40 % d'autonomie en hiver
* le véhicule serait également plus adapté aux climats chauds, car il existe également des problèmes d'autonomie avec des températures élevées, dans le sud des États-Unis et dans le Sud de l’Europe par exemple
En termes d'inconvénients, il peut encore y avoir certains défis technologiques à relever, mais à part cela, il est difficile d'en trouver.
C'est le moment!
Les batteries sodium-ion pourraient être, ou sont en réalité, la révolution des véhicules électriques en devenir.
Tous les constructeurs de véhicules électriques devraient désormais travailler de manière agressive pour introduire cette technologie dans leurs gammes de véhicules, à l’instar de ce que Tesla a récemment fait avec la technologie LFP.
En parlant de Tesla, l’entreprise peut certainement introduire progressivement des batteries sodium-ion efficaces dans un délai raisonnable d’un ou deux ans, et les mettre en œuvre pour tous ses modèles de base, y compris pour son nouveau CyberTruck.
Le constructeur chinois BYD ouvre la voie avec ses modèles Seagull et le Dolphin, mais poursuivra probablement la voie Sodium-Ion avec des modèles supplémentaires.
De même, d’autres constructeurs comme Ford, VW, Stellantis, GMC devraient adopter cette technologie et l’améliorer encore.
Même si l’écart de capacité énergétique avec les batteries au lithium a déjà été réduit, il reste encore des possibilités d’amélioration de la technologie.
Il convient de noter que les usines de batteries existantes peuvent être réaménagées pour produire des batteries sodium-ion. Aucune grosse dépense d’investissement ne serait nécessaire.
Les batteries sodium-ion constituent un changement technologique majeur dans le monde des véhicules électriques et devraient avoir des impacts énormes et positifs pour tous les fabricants de véhicules électriques.
Bien entendu, l’adoption de ces batteries aura des implications considérables en termes de chaîne d’approvisionnement en minéraux nécessaires ainsi que pour les investissements futurs.
Par exemple, les investissements de plusieurs milliards de dollars récemment décidés au Canada pour la fabrication de batteries devront être révisés ou reconsidérés en profondeur, à la lumière de cette nouvelle technologie.
Sans aucune dépendance à l'égard de minéraux tels que le lithium et le cobalt, qui ont des impacts environnementaux et sociaux négatifs bien documentés, comme le travail des enfants en Afrique pour le cobalt et l'épuisement des nappes phréatiques en Amérique du Sud pour le lithium, les véhicules électriques deviendront beaucoup plus acceptables pour les consommateurs, pour le grand public.
Les risques d'incendie, la lenteur du temps de recharge, la perte d'autonomie par temps froid, entre autres problèmes, sont une préoccupation immédiate pour les utilisateurs de véhicules électriques.
Ces problématiques sont importantes et rendent les véhicules électriques de moins en moins désirables, à mesure que la population est de plus en plus consciente de ces problèmes.
La technologie Sodium-Ion présente l'avantage considérable de répondre simultanément à plusieurs de ces problématiques, tout en réduisant le prix des véhicules .
Du point de vue des stratégies et politiques publiques, on peut s’attendre à ce que les batteries sodium-ion rendent les véhicules électriques beaucoup plus attrayants pour un nombre croissant de conducteurs.
Un choix libre et éclairé régirait les décisions des consommateurs plutôt, que des mandats, des subventions ou d’autres distorsions du marché, tel qu’actuellement mis en œuvre, moyennant des coûts très élevés, par les gouvernements.
La réputation même des véhicules électriques est en jeu, car ils présentent tout simplement trop de problèmes avec leurs batteries actuelles.
Tout le monde peut facilement comprendre qu’il ne s’agit pas de véhicules ”propres,” “écologiques” ou “verts,” comme le prétendent les gouvernements et autres promoteurs de véhicules électriques.
Si elle est adoptée, la technologie des batteries sodium-ion pourrait bien être un facteur décisif de succès pour les véhicules électriques.
Post Scriptum
Ceci est déjà le 10ème article de notre série sur les véhicules électriques ! Sa conclusion, quant aux bénéfices considérables de la technologie Sodium-Ion, me ramène au premier article, où j'explique comment, il y a presque cinquante ans, j'ai été largement informé sur les véhicules électriques par mon défunt cousin Pierre, qui a fait sa thèse d'ingénieur à ce sujet.
Mon cousin, qui a fait toute sa carrière dans le domaine de la mobilité électrique, m’expliquait déjà à l'époque que les batteries étaient l'enjeu clé, le talon d’Achille, des véhicules électriques.
Il semble que ce problème soit enfin en cours de résolution avec les batteries sodium-ion.
Note: merci de vous référer à la version anglaise pour les références.