Alors que le monde se déplace vers de nouvelles sources d'énergie, la concurrence entre les batteries sodium-ion et lithium-ion s'intensifie. Actuellement, les batteries au lithium-ion mènent le marché, mais les batteries sodium-ion attirent l'attention en raison de certains avantages attrayants. Explorons ce qui rend chacun unique, leurs avantages et leurs inconvénients, et leurs orientations futures potentielles.
Que sont les batteries sodium-ion?
La batterie de sodium-ion (SIB) est une batterie rechargée utilisant des ions sodium (Na⁺) comme porteurs de charge. Il comprend une cathode contenant du sodium, une anode et un électrolyte liquide. Pendant la charge, les ions sodium sont extraits et insérés dans l'anode, tandis que la décharge se produit réversement.
Il existe différents types de batteries sodium-ion, notamment NAMNO2, NA3V2 (PO4) 2F3 et NA2FEFE (CN) 6.
Namno₂ (oxyde en couches)
- Tension de travail: 3,2 V; Plage opérationnelle: -40 ° C à 80 ° C.
- Vie du cycle: jusqu'à 4 500 cycles dans les prototypes de laboratoire avec optimisation structurelle (par exemple, dopage du bore).
- Défis: décroissance rapide de la capacité (20 cycles) due aux transitions de phase Mn³⁺; Les variantes modifiées améliorent la stabilité.
Na₃v₂ (après) ₂f₃ (nvpf, type nasicon)
- Densité d'énergie: 75 wh / kg au taux 1C; Plateaux haute tension à 3,7 V et 4,2 V.
- Stabilité du cycle: plus de 4 000 cycles dans les configurations à cellules complètes en raison des revêtements de carbone et des additifs électrolytiques (par exemple, FEC).
- Applications: Convient pour le stockage de la grille et les véhicules électriques en raison de la résilience thermique et de la longue durée de vie.
Na₂fefe (cn) ₆ (blanc prussien)
- Performance: atteint 160 wh / kg de densité d'énergie avec 3 000 cycles lorsqu'ils sont associés à des anodes de carbone dur; Bénéfices d'une diffusion rapide de Na⁺ dans un cadre cube.
- Avantages: compatibilité à basse température (-20 ° C avec rétention de capacité de 80%) et synthèse évolutive, commercialisée par Catl.
Que sont les batteries lithium-ion?
Les batteries au lithium-ion ont évolué considérablement au fil des ans, la première développée dans les années 1970. Ils se composent de quatre composants principaux: cathode, anode, électrolyte et séparateur.
La cathode détermine la capacité et la tension, tandis que l'anode dirige les électrons à travers un fil. Le électrolyte Permet le mouvement des ions au lithium entre la cathode et l'anode pour un flux d'électricité sûr. Les matériaux de conductivité ionique élevés facilitent ce mouvement, qui varie en fonction du type électrolyte.
Il existe six principaux types de batteries au lithium; Plus d'informations peuvent être trouvées ici.
Batterie sodium-ion vs batterie lithium-ion
En comparant les batteries sodium-ion et lithium-ion, un tableau de comparaison offre une vue claire de leurs différences.
| Caractéristiques | Batterie de sodium-ion | Batterie lithium-ion |
| Disponibilité des matériaux | Abondant | Limité |
| Impact environnemental | Écologique | Moins respectueux de l'environnement |
| Coût | Bon marché | Haut |
| Plage de température de fonctionnement | Plus haut | Haut |
| Cycle de vie | Haut | Haut |
| Densité de puissance | Faible | Haut |
| Temps de charge | Plus rapide | Rapide |
Défis pour la batterie sodium-ion
La fabrication de batteries de sodium-ion fait face à plusieurs défis avant de pouvoir remplacer les batteries lithium-ion.
- Il n'y a pas de chaîne d'approvisionnement établie pour les matériaux et peu d'entreprises sont impliquées, ce qui entraîne des coûts plus élevés.
- La technologie est toujours en développement, limitant la flexibilité de conception et entraîne une plus faible capacité de densité et de stockage par rapport aux batteries au lithium.
- Les batteries en sodium-ion ont une durée de vie cyclable de 5 000 cycles, nettement inférieure aux 6 000 cycles de batteries commerciales de phosphate de fer au lithium.
Les batteries à base de sodium peuvent-elles remplacer les batteries lithium-ion?
Les batteries de sodium-ion pourraient être une excellente alternative à celles lithium-ion, mais elles font face à des obstacles avant de pouvoir vraiment décoller.
Pour devenir le choix incontournable du stockage d'énergie, ils doivent améliorer leurs performances techniques. Les chercheurs travaillent dur pour rendre ces batteries plus stables et abordables, tandis que les entreprises sont occupées à établir une chaîne d'approvisionnement solide pour les matériaux nécessaires.
