Batterie sodium-ion et batterie lithium-ion

Comme chacun sait, les batteries lithium-ion ont toujours été une forme très populaire d'énergie respectueuse de l'environnement, tandis que les batteries sodium-ion sont des sources d'énergie potentielles qui reviennent sur le devant de la scène. Quels sont les points communs ou les différences entre ces deux types de batteries ? Avec votre curiosité, explorons-les ensemble.

Qu'est-ce qu'une batterie au lithium-ion ?

Vous ne l'avez peut-être pas encore réalisé, mais les batteries lithium-ion font depuis longtemps partie intégrante de notre vie quotidienne. Il s'agit d'un type courant de batterie rechargeable, qui génère principalement de l'électricité grâce au mouvement des ions lithium qu'elle contient. Les recherches sur les batteries lithium-ion remontent aux années 1960.

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Avantages de la batterie au lithium-ion

Longue durée de vie

Les batteries lithium-ion ont une durée de vie de 3 000 à 8 000 cycles, certains fabricants parvenant même à maintenir une durée d'utilisation d'environ 15 ans.

Densité énergétique élevée

Les piles au lithium présentent un avantage considérable en termes de densité énergétique, ce qui leur permet d'être peu volumineuses et légères.

Pas d'effet mémoire

Les batteries au lithium-ion ne souffrent pas de l'effet de mémoire. Par conséquent, lorsque vous les utilisez, vous n'avez pas besoin de les décharger complètement avant de les recharger.

Respect de l'environnement

Les batteries lithium-ion ne contiennent pas de métaux lourds toxiques et n'entraînent pas de pollution de l'environnement.

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Inconvénients De la batterie au lithium-ion

Questions relatives aux coûts

Les ressources en lithium ne sont pas abondantes et 70% du lithium se trouvent en Amérique du Sud. Avec la hausse des prix des matières premières, le coût de production des piles au lithium doit également être strictement contrôlé dans une fourchette appropriée.

Questions de sécurité

Les batteries lithium-ion doivent être équipées d'un système de gestion de la batterie (BMS) car elles sont très sensibles à la surcharge, à la décharge excessive et aux températures élevées, qui peuvent facilement les endommager.

Plage de température de fonctionnement

Les batteries lithium-ion ont du mal à fonctionner normalement dans des conditions climatiques extrêmes. C'est notamment le cas lorsque les batteries sont utilisées dans des régions froides, où leurs performances peuvent être facilement affectées.

Application

Les batteries lithium-ion jouent un rôle important dans les domaines suivants les systèmes de stockage d'énergieLes produits de l'UE peuvent être utilisés dans les domaines suivants : véhicules électriques, appareils médicaux, alimentations de secours et appareils mobiles.

Qu'est-ce qu'une batterie sodium-ion ?

Les batteries sodium-ion sont des batteries rechargeables qui se chargent et se déchargent grâce au mouvement des ions sodium entre les électrodes positives et négatives. Le principe de fonctionnement est très similaire à celui des batteries lithium-ion. En raison de la disponibilité limitée des ressources en lithium et de l'augmentation du prix du lithium, les batteries sodium-ion ont regagné l'intérêt des chercheurs au début des années 2010. Après des années de recherche, les performances des batteries sodium-ion se sont considérablement améliorées, mais elles se développent encore rapidement. Il reste encore du chemin à parcourir avant que les batteries sodium-ion puissent être produites commercialement à l'échelle industrielle.

Ressources pour les piles au sodium

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Avantages de la batterie sodium-ion

De bonnes performances en matière de sécurité

Après des tests rigoureux effectués par des chercheurs, les performances de sécurité des batteries sodium-ion sont encore plus élevées que celles des batteries lithium-ion, et elles ne s'enflammeront jamais et n'exploseront jamais facilement.

Bonne performance à haute et basse température 

Les batteries sodium-ion ont une plage de température de fonctionnement plus large. Elles peuvent continuer à se décharger à -40℃ et conserver 90% de leur capacité à moins -20℃. Il s'agit d'une très bonne donnée.

Matières premières abondantes

La teneur en ressources en sodium de la croûte terrestre atteint 2,75% et couvre le monde entier. Cela donnera un élan rare à la promotion ultérieure à grande échelle des piles au sodium.

Avantage en termes de coûts

L'abondance des ressources en sodium réduit dans une certaine mesure le coût des matières premières des batteries au sodium. De plus, les fluides positif et négatif des batteries sodium-ion utilisent des feuilles d'aluminium moins chères. La combinaison de ces deux éléments peut réduire le coût des matériaux des batteries au sodium de 30%-40%.

Respect de l'environnement

Les piles au sodium, comme les piles au lithium, sont des piles écologiques et ont un impact très faible sur l'environnement.

Inconvénients de la batterie sodium-ion

Faible densité énergétique

La densité énergétique des batteries au sodium se situe entre 110 et 160 Wh/L, ce qui est légèrement inférieur à celle des batteries lithium-ion. Des améliorations importantes sont encore possibles.

Durée de vie courte

La durée de vie des batteries sodium-ion est d'environ 2000 cycles. Bien qu'elle soit beaucoup plus élevée que celle des batteries plomb-acide, il faudra un certain temps pour qu'elle rattrape celle des batteries lithium-ion.

Application

Les batteries au sodium n'ont pas encore été entièrement commercialisées et sont principalement utilisées dans des domaines sensibles aux coûts, tels que les véhicules électriques à faible vitesse et le stockage de l'énergie dans les réseaux.

Application de la batterie sodium-ion

Batterie sodium-ion et batterie lithium-ion

Les avantages, les inconvénients et les scénarios d'application des deux batteries ont été présentés ci-dessus. Nous allons maintenant procéder à une comparaison plus intuitive.

Batterie sodium-ion VS. Batterie lithium-ion

Tension

Batterie sodium-ion : plage de tension de 2,8~3,5V.

Batterie lithium-ion : tension de 3,0~4,5V.

Densité énergétique

Les batteries sodium-ion ont une capacité comprise entre 100 et 150 Wh/kg. 

Les batteries au lithium-ion ont une capacité comprise entre 150 et 250 Wh/kg. 

Bien que la densité énergétique des batteries sodium-ion soit légèrement inférieure, elle devrait rattraper celle des batteries lithium-ion au cours des deux prochaines années grâce aux progrès technologiques.

Cycle de vie

Batterie sodium-ion : environ 2000 fois.

Batterie au lithium-ion : 3000 fois et plus, même jusqu'à 8000 fois.

Performance à basse température

Les performances à basse température des batteries sodium-ion sont meilleures que celles des batteries lithium-ion, et le taux de décharge peut encore être maintenu au-dessus de 90% même à -20°C.

Taux de performance

Les batteries sodium-ion sont plus performantes en termes de taux de charge. Elle peut se charger rapidement, atteignant une charge de 90% en 15 minutes.

Surdécharge

Le système de gestion de la batterie (BMS) des batteries lithium-ion permet d'éviter la surdécharge, qui peut causer des dommages irréversibles à la batterie.

Les batteries sodium-ion peuvent être déchargées jusqu'à 0V et la surdécharge n'a pas d'effet sur elles.

Coût

Les batteries sodium-ion n'utilisent pas de métaux rares et les matières premières sont abondantes. Le coût futur des batteries sodium-ion devrait être inférieur de plus de 20% à celui des batteries au lithium.

Performances en matière de sécurité

Les batteries sodium-ion ont une plus grande marge de sécurité et sont capables de résister à des tests tels que la surcharge, la décharge, le court-circuit, la perforation et la compression sans prendre feu ni exploser.

Applications

Les batteries lithium-ion sont utilisées dans un large éventail d'applications, depuis les minuscules appareils portables jusqu'aux grandes utilisations industrielles.

Les batteries sodium-ion, dont la densité énergétique est plus faible et dont le volume et le poids sont plus importants, ne conviennent pas à une utilisation dans des appareils mobiles portables. Cependant, elles devraient devenir un complément important dans le domaine des batteries de stockage d'énergie et dans le secteur des véhicules électriques à basse vitesse.

Les batteries sodium-ion sont-elles meilleures que les batteries au lithium ?

Sur la base de l'analyse complète ci-dessus, il est difficile de conclure que l'un est meilleur que l'autre, car chacun a ses propres forces et faiblesses. Le choix dépend de vos besoins ou de ceux du marché. Par exemple, si vous avez besoin d'un prix plus bas, les batteries sodium-ion sont moins chères. Si vous avez besoin d'énergie avec une durée de vie plus longue, les batteries lithium-ion sont plus intéressantes.

Les piles sodium-ion remplaceront-elles les piles au lithium？ ?

Il est encore difficile de déterminer si les piles au sodium remplaceront les piles au lithium à l'avenir. Bien que les batteries au sodium présentent de plus grands avantages en termes de coût, de ressources et de sécurité, des progrès supplémentaires sont encore nécessaires en ce qui concerne la densité énergétique et les performances de charge/décharge. Avec le développement de la technologie, les batteries sodium-ion ne sont pas limitées à des domaines spécifiques et ont un plus large éventail d'applications. Ce n'est qu'à ce moment-là qu'il sera possible de discuter de l'idée d'un remplacement.