Le sel peut-il alimenter l'avenir ?

La transition vers une énergie propre fonctionne à l'aide de batteries fait de façon pas si propre.

La plupart des batteries actuelles sont des batteries lithium-ion.centres de donnéeset les réseaux électriques fixes pour les panneaux solaires et les éoliennes, ainsi que dans les objets du quotidien comme les téléphones, les ordinateurs portables et les scooters électriques.

Le lithium nécessitedes quantités massives d'eauPour l'extraction et le raffinage de 2 millions de litres d'eau par tonne de lithium, selon l'Institut de recherche en énergie.

Par exemple, dansLe Chili, deuxième producteur mondial de lithium, l'industrie utilise un procédé d'extraction de saumure,qui détourne l'eau douce déjà rare des communautés autochtones locales et cause de graves dommages aux écosystèmes fragiles des zones humides à proximité.

De plus, les batteries lithium-ion nécessitent des métaux lourds tels que le cobalt, le nickel, le manganèse et le cuivre dans leurs cathodes, qui attirent les ions de l'anode lorsque la batterie se décharge.

La plupart des réserves mondiales de cobalt sont situées dans leRépublique démocratique du Congo, où les mines de lithium exploitent régulièrement les travailleurs, contaminent les sources d'eau et libèrent de la poussière et des particules toxiques dans l'air.

Outre les considérations éthiques, la géopolitique pose ses propres défis.domine le marché, avec 68% de la capacité mondiale de raffinage du cobalt, 72% de la capacité de raffinage du lithium et 83% de la capacité de fabrication d'ions lithium.

Ces pièges incitent les scientifiques et les entreprises à rechercher des sources alternatives d'alimentation par batterie.

Quelques exemples incluent:zinc aqueux,Piles à débitet mêmela gravitéIl s'agit d'un système qui convertit l'énergie cinétique en électricité.

Mais il existe un matériau bon marché, abondant et facilement disponible qui mène la course pour remplacer le lithium comme ingrédient principal des batteries.

Le sel.

Entrez le sodium

Jean-Marie Tarascon, professeur de physique et de chimie des solides au Collège de France, croit en la supériorité du sodium depuis au moins 15 ans.

En tant que fondateur et directeur du réseau de rechercheR2E, il a dirigé une équipe qui a développé une batterie aux ions sodium au Collège et à l'Université de Picardie Jules Verne bien approprié,Considérant que Verne a imaginé une batterie de sel fictive dans son livre,Vingt mille lieues sous la mer.

"Le principal moteur dans mon cas était la durabilité", explique Tarascon. "En 2010, il était évident que le monde adopterait des batteries lithium-ion et que nous serions à court de cette ressource".

La décision a été de trouver une alternative, c'est pourquoi nous avons opté pour le sodium.

Les batteries sodium-ion ont un comportement chimique similaire à celui des batteries lithium-ion, mais sans les impacts environnementaux négatifs, dit Shan Zhang,chercheur à l'université de technologie Chalmers à GöteborgLa Suède.

Le processus de fabrication est également similaire, ce qui signifie qu'il n'est pas vraiment nécessaire de tester la chaîne de production autant, ajoute-t-elle.Vous pouvez utiliser les lignes de production existantes et apporter quelques ajustements à la batterie de sel.??

Zhang dit que les batteries au sodium sont également plus sûres que leurs homologues au lithium et fonctionnent mieux à des températures extrêmes.

Les batteries au lithium-ion ont été responsables d'innombrables incendies, dont notamment unusine de stockage de batteries en CaliforniePlus tôt cette année, il y a eu un incendie qui a duré plusieurs jours et a entraîné l'évacuation d'environ 1 200 habitants.

En 2024, Zhang a dirigé unel'étudequi a examiné les impacts futurs sur le climat de différents types de batteries de sel, en mettant l'accent sur les émissions de carbone.

Son équipe a découvert qu'en 2050, l'utilisation d'énergie renouvelable pour fabriquer des batteries pourrait réduire son impact climatique de 43 à 57% par rapport aux niveaux de 2020.

L'impact climatique diminue à mesure que nous avançons dans le futur, des processus de fabrication, de l'exploitation minière, ainsi que des processus en amont, dit-elle.

Mais les produits chimiques utilisés dans la cathode sont toujours préoccupants, dit-elle, et devront être traités avec plus d'investissements dans la recherche sur les batteries à ions sodium.

Trouver une niche

Qu'est-ce qui empêche une plus grande utilisation des batteries sodium-ion?bas prix du lithium, le maintient compétitif avec le sodium.

Après avoir grimpé en flèche à un niveau record de 83 000 USD par tonne en novembre 2022, leprix du lithiumLe prix des véhicules électriques (EV) est en baisse depuis lors, atteignant un minimum de seulement 8 400 USD par tonne le mois dernier, les ventes des véhicules électriques (EV) ayant été plus lentes que prévu.

Un autre obstacle est que le sodium est moins dense que le lithium, ce qui signifie qu'il faut plus d'espace et d'énergie pour contenir la même charge.

Il en résulte une batterie plus grosse et plus lourde, ce qui est loin d'être idéal dans votre voiture ou votre téléphone, par exemple.

Plutôt que de remplacer complètement le lithium, le sodium doit trouver ses applications de niche où le volume et le poids ne sont pas un problème, explique Zhang.

Alors que les scientifiques continuent de travailler à l'amélioration de leur densité énergétique, un endroit approprié pour les batteries sodium-ion est dans les systèmes de stockage d'énergie stationnaire,où l'énergie peut être stockée et déchargée au besoin pour équilibrer le réseau électrique.

En fait, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) est actuellementprojeterune part de marché de 15% pour les batteries sodium-ion dans le stockage d'énergie d'ici 2035, contre 1% aujourd'hui.

Aux États-Unis, Natron Energy, basée dans la Silicon Valley, fabrique des batteries aux ions sodium à installer dans des centres de données et des sociétés de cloud computing, ainsi que des chargeurs rapides pour véhicules électriques.

Il a récemment démoli le sol sur unUne nouvelle usine de 1,4 milliard de dollars en Caroline du Nord, ce qui représente une augmentation de 40 fois de la capacité.

Pendant ce temps, au Royaume-Uni, Faradion, une filiale de Reliance New Energy Ltd.fabrication de batteries à ions sodiumpour le transport, le stockage et l'alimentation de secours.

Et en France, TIAMAT, une société dont Tarascon est le conseiller scientifique, a inventé la première batterie à ions sodium conçue pour être utilisée dans un produit commercial: une batterie àForage électrique sans fil.

Le mois dernier, ilsigné un contrat avec la firme américaine Endeavourpour fabriquer des batteries pour les centres de données d'IA.

Conduire avec du sel

Le plus grand utilisateur de la batterie aux ions sodium, cependant, estChineLe pays domine déjà le marché des batteries lithium-ion, ce qui explique pourquoi il a facilement fait le changement, dit Zhang.

Les entreprises chinoises ont déjà investi plus de 7,6 milliards de dollars dans la technologie des ions sodium, avec 27nouvelles installations de productionannoncé en 2024 seulement.

Des entreprises comme Yadea, HiNa et Contemporary Amperex Technology (CATL) construisent maintenant un avantage concurrentiel sur le marché mondial des batteries sodium-ion.Il est temps de faire un pas de plus dans l'industrie des technologies propres..

Et contrairement à leurs homologues occidentaux, ils mettent déjà sur la route des véhicules à sodium.

Yadea, par exemple, commence à vendremoteurs électriquesalimenté par le sodium après une réussiteprojet pilote avec 150 000 courriers de livraison alimentaireà Shenzhen.

Bien que ces deux-roues n'aient qu'une autonomie d'environ 70 kilomètres, le fabricant a construit des stations d'échange de batteries où les propriétaires peuvent remplacer les batteries épuisées en moins d'une minute,au lieu d'attendre des heures pour les recharger.

CATL, le plus grand fabricant mondial de batteries pour véhicules électriques et stockage d'énergie,Il a annoncé plus tôt cette année un plan de production en série de batteries sodium-ion pour camions lourds et voitures sous une nouvelle marque appeléeLe Naxtra.

Les motos électriques et les cyclomoteurs sont déjà omniprésents en Chine, avec quelques55 millions vendusen 2023 seulement.

Maintenant, les incursions du pays dans les véhicules alimentés par des batteries de sodium pourraient créer un énorme potentiel d'expansion à travers le Sud, en particulier en Asie et en Afrique, dit Kate Logan,Directeur du China Climate Hub et de la diplomatie climatique à l'Université de.S-baséInstitut de politique de la société asiatique.

L'utilisation de véhicules à deux et trois roues étant concentrée dans les pays du Sud, ces marchés seront encore plus importants pour les entreprises chinoisesLes échanges commerciaux et le manque d'accès aux marchés du NordElle m'explique.

La conversion de ces vélos et trikes en gros en énergie électrique sur les marchés du Sud aura un impact significatif sur les émissions et l'utilisation de combustibles fossiles, ajoute-t-elle.

Pour sa part, Tarascon voit un grand changement à venir dans la taille des voitures au cours de la prochaine décennie dans le Nord mondial, aussi.

"Nous allons avoir des voitures plus petites dans les villes, plus de taxis et plus de véhicules à courte portée, donc automatiquement, la batterie aux ions sodium aura un grand jeu à jouer", dit-il.

Si je regarde vers l'avenir, cette technologie sera certainement améliorée, et je pense qu'elle gagnera une grande partie du marché parce qu'il y a une énorme demande d'énergie de batterie,et le lithium-ion ne peut pas tout faire.??