Quelle est la meilleure solution ? | Batterie Ion Sodium VS Batterie Acide Plomb Batterie plomb-acide

Avec le développement et l'application des batteries sodium-ion, les comparaisons entre celles-ci et les batteries plomb-acide se multiplient. Certaines personnes s'en tiennent résolument aux batteries plomb-acide, tandis que d'autres croient au potentiel illimité des nouvelles technologies et attendent avec impatience l'adoption généralisée des batteries sodium-ion. Bien que nous ne sachions pas quel type de batterie vous préférez, nous souhaitons aujourd'hui vous fournir un résumé et une comparaison simples.

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

Les batteries sodium-ion sont des batteries rechargeables fonctionnant selon un principe similaire à celui des batteries lithium-ion, où les processus de charge et de décharge impliquent le mouvement d'ions sodium entre les électrodes positives et négatives. 

Ces dernières années, les batteries sodium-ion ont connu un regain d'intérêt, principalement en raison de la prise de conscience que les ressources en lithium sont limitées. Pour éviter d'être limités par les ressources en lithium, nous devons envisager de nouvelles solutions de stockage de l'énergie. Connaissez-vous les avantages et les inconvénients des batteries sodium-ion ?

Article connexe : Qu'est-ce qu'une batterie sodium-ion ?

Avantages de la batterie au sodium

Des ressources abondantes

Les ressources en sodium sont beaucoup plus abondantes que les ressources en lithium, avec des concentrations atteignant 2,75% dans la croûte terrestre et réparties uniformément dans différents pays du monde.

Haute performance en matière de sécurité

Les batteries sodium-ion présentent des performances élevées en matière de sécurité et une meilleure stabilité thermique que les batteries lithium-ion.

Bonne performance à basse température

Les batteries sodium-ion peuvent se décharger normalement même dans des environnements aussi froids que -40°C, et conservent une capacité d'environ 80% à -20°C. Si vous vous trouvez dans une région froide, ils peuvent répondre à vos préoccupations.

Excellente performance tarifaire

Les batteries sodium-ion actuelles des fabricants peuvent se recharger jusqu'à 90% de leur capacité en 20 minutes.

Respect de l'environnement

Les batteries sodium-ion ne contiennent pas de métaux lourds nocifs, ce qui rend leurs matières premières respectueuses de l'environnement.

Inconvénient de la batterie au sodium

Densité énergétique

La densité énergétique des batteries sodium-ion varie de 110 à 160 Wh/kg, ce qui n'est pas négligeable. Cependant, comparées aux batteries au lithium, elles stockent relativement moins d'énergie, ce qui laisse une marge de progression importante. Cet écart devrait se réduire d'ici deux ans, pour atteindre la parité avec les batteries au lithium.

Durée de vie

Comme pour les données relatives à la densité énergétique, la durée de vie des batteries sodium-ion est actuellement légèrement inférieure, mais elle devrait atteindre des niveaux comparables à ceux des batteries lithium-fer-phosphate d'ici deux ans.

Volume et poids

La densité énergétique plus faible implique que les batteries sodium-ion auront également des volumes et des poids plus importants.

Maturité technologique

La technologie des batteries sodium-ion progresse rapidement, mais sa maturité commerciale n'a pas encore atteint le niveau des batteries lithium ou plomb-acide. Par conséquent, les produits connexes auront besoin de temps et d'un espace de marché pour se développer et s'affiner.

Qu'est-ce qu'une batterie au plomb ?

Les batteries plomb-acide sont également des batteries rechargeables, contenant des plaques positives (dioxyde de plomb), des plaques négatives (plomb), des séparateurs, des conteneurs d'éléments de batterie, de l'électrolyte (solution d'acide sulfurique) et des bornes. 

Contrairement aux batteries sodium-ion, elles fonctionnent grâce à des réactions chimiques entre les plaques positives et négatives et l'électrolyte pour compléter la charge et la décharge. Les batteries plomb-acide sont une technologie très mature et trouvent de nombreuses applications dans différents domaines.

Avantages de la batterie au plomb-acide

Rapport coût-efficacité

Comme vous le savez, le coût des batteries au plomb est assez faible, ce qui explique en partie leur grande popularité.

Maturité technologique

À ce jour, la technologie des batteries plomb-acide est devenue très mature, avec une chaîne d'approvisionnement et un système de recyclage bien établis.

Puissance de sortie élevée

Les batteries plomb-acide peuvent fournir une puissance élevée, ce qui les rend populaires dans des applications telles que les véhicules électriques hybrides nécessitant des courants élevés instantanés.

Valeur de recyclage élevée

Le système de recyclage des batteries plomb-acide est bien établi et présente non seulement un taux de recyclage élevé, mais aussi une valeur de recyclage élevée.

Inconvénient de l'accumulateur au plomb

Faible densité énergétique

Les batteries plomb-acide ont une densité énergétique plus faible, peut-être seulement 1/3 de celle des batteries au lithium, ce qui les rend plus grandes et plus lourdes.

Durée de vie courte

En raison de la faible densité énergétique, le nombre de cycles de charge et de décharge est également plus faible, en particulier avec des durées de vie plus courtes lors des décharges profondes. Par conséquent, il peut être nécessaire de remplacer fréquemment la source d'énergie.

Taux d'autodécharge élevé

Un taux d'autodécharge élevé signifie que les batteries plomb-acide perdent une grande partie de leur capacité lorsqu'elles sont laissées à l'arrêt pendant un certain temps, ce qui nécessite une recharge régulière.

Pollution de l'environnement

Les batteries plomb-acide contiennent un métal lourd, le plomb, et un acide sulfurique corrosif. Une mauvaise manipulation de ces batteries peut facilement nuire à la santé humaine et à l'environnement.

Batterie à ions sodium VS. Batterie plomb-acide

Après avoir acquis une compréhension de base de ces deux types de piles, nous allons énumérer quelques éléments de comparaison afin de saisir intuitivement les différences entre elles.

Rechargeabilité

Les batteries sodium-ion et plomb-acide sont des batteries secondaires, c'est-à-dire qu'elles sont rechargeables.

Tension

Batteries sodium-ion : La tension nominale est comprise entre 2,8 et 3,5 V.

Batteries plomb-acide : La tension nominale est de 2,0 V, elles peuvent se décharger jusqu'à 1,5 V et se charger jusqu'à 2,4 V.

Matières premières

Les matières premières pour les batteries sodium-ion et plomb-acide sont abondantes et peu coûteuses.

Coût

Batteries sodium-ion : Cette technologie étant encore en cours de développement, son coût continuera à diminuer au fur et à mesure que l'échelle de production augmentera. Nous pouvons estimer son coût en trois étapes :

Pendant la période de promotion, le coût est plus élevé que celui des batteries plomb-acide ;

Pendant la période de développement, le prix peut être équivalent à celui des batteries au plomb ;

En période d'essor, il sera inférieur à celui des batteries plomb-acide.

Batteries plomb-acide : Par rapport aux batteries sodium-ion et lithium-ion, leur coût est relativement faible, environ $0,3/Wh. Toutefois, en raison de leur durée de vie plus courte, les batteries plomb-acide doivent être remplacées plus fréquemment.

Densité énergétique

La densité énergétique désigne la quantité d'énergie stockée dans un volume ou une masse donnés d'une substance.

Batteries sodium-ion : Elles ont une densité énergétique relativement élevée, qui peut atteindre 100~150Wh/kg, ce qui permet de stocker plus d'énergie.

Batteries plomb-acide : Elles ont une faible densité énergétique, généralement comprise entre 30 et 50 Wh/kg, ce qui signifie qu'elles stockent moins d'énergie que les autres.

Volume et poids

La comparaison ci-dessus montre clairement que les batteries sodium-ion ont une densité énergétique plus élevée. Cela signifie qu'à volume égal, les batteries sodium-ion stockent plus d'énergie. Pour obtenir la même quantité d'énergie, les batteries plomb-acide nécessitent un volume plus important, ce qui se traduit par un poids plus élevé.

En résumé : les batteries sodium-ion sont plus légères et plus compactes que les batteries plomb-acide.

Cycle de vie

Batteries sodium-ion : Elles ont une durée de vie plus longue, allant actuellement de 2 000 à 6 000 cycles de charge-décharge, et sont capables d'atteindre une profondeur de décharge de 100%.

Batteries plomb-acide : Leur durée de vie est d'environ 300 à 600 cycles, avec une durée de vie de 2 à 4 ans, ce qui est relativement court, surtout en cas de décharge profonde.

Performance en matière de température

Batteries sodium-ion : Elles ont une large plage de température de fonctionnement, généralement de -40°C à 60°C. Elles sont également performantes à basse température, conservant environ 80% de leur capacité à -20°C, ce qui les rend bien adaptées à une utilisation dans des régions extrêmement froides.

Batteries plomb-acide : Elles ont une capacité d'adaptation à la température plus faible, les performances diminuant dans des conditions de température extrêmes. Leur capacité peut descendre en dessous de 60%, en particulier à des températures basses telles que -20°C.

Vitesse de chargement

Batteries sodium-ion : Elles ont d'excellentes capacités de charge, pouvant charger jusqu'à 90% de leur capacité en 15 minutes, ce qui est une vitesse de charge très rapide.

Batteries plomb-acide : Elles se chargent plus lentement et ont une efficacité de charge plus faible que les batteries sodium-ion.

Sécurité

Batteries sodium-ion : Elles ont passé une série de tests de sécurité et possèdent des performances de sécurité extrêmement élevées. Elles ont une bonne stabilité thermique et ne sont pas sujettes à la combustion spontanée ou à l'explosion. En outre, l'électrolyte n'est pas très corrosif, ce qui réduit le risque de fuite.

Batteries au plomb : Les réactions chimiques dans les batteries plomb-acide sont relativement stables. Cependant, elles peuvent dégager de l'hydrogène en cas de surcharge ou d'endommagement. Dans certaines conditions, un mélange d'hydrogène et d'oxygène peut provoquer une explosion. En outre, leur électrolyte est constitué d'acide sulfurique, qui est très corrosif et présente un risque de fuite.

Effet de mémoire 

L'effet de mémoire est généralement associé aux piles nickel-cadmium ou nickel-métal-hydrure. Les batteries à effet mémoire ne peuvent pas utiliser leur pleine capacité, ce qui entraîne une réduction de la durée d'utilisation réelle. En revanche, les batteries plomb-acide et les batteries sodium-ion n'ont pas d'effet mémoire et ne sont pas affectées par celui-ci.

Taux d'autodécharge

Batteries sodium-ion : Elles ont un faible taux d'autodécharge, généralement compris entre 1% et 5% par mois. Par conséquent, même si les batteries sodium-ion restent inutilisées pendant une période prolongée, elles peuvent conserver une capacité élevée.

Batteries plomb-acide : Elles ont un taux d'autodécharge relativement élevé, de l'ordre de 5% à 10% par mois.

Maintenance

Batteries sodium-ion : Elles nécessitent moins d'entretien et ont des coûts de maintenance moins élevés.

Batteries au plomb : Les batteries plomb-acide inondées doivent faire l'objet de contrôles réguliers du niveau d'électrolyte et il peut être nécessaire d'ajouter de l'eau distillée si nécessaire. Les bornes des batteries plomb-acide doivent également être nettoyées régulièrement pour éviter que la corrosion et l'oxydation n'affectent l'efficacité des connexions. En outre, il est important de veiller à ce qu'elles reçoivent régulièrement une charge d'égalisation.

Protection de l'environnement

Batteries sodium-ion : Les matières premières des batteries sodium-ion sont très respectueuses de l'environnement, mais l'impact sur l'environnement des produits chimiques utilisés n'a pas encore été évalué. En outre, le système de recyclage des batteries sodium-ion n'est pas encore au point, et d'autres développements et améliorations technologiques sont nécessaires.

Batteries au plomb : Les batteries plomb-acide contiennent des métaux lourds toxiques qui peuvent potentiellement polluer l'environnement lors de l'extraction des ressources et de la production des batteries. Toutefois, le système de recyclage des batteries plomb-acide est relativement mature, bien qu'il soit important de veiller à une manipulation correcte pour éviter la pollution. Une manipulation incorrecte entraînant une fuite de liquide peut encore causer de graves dommages à l'environnement.

Application

Batteries sodium-ion : En raison de leur densité énergétique plus élevée et de leur durée de vie plus longue, elles conviennent aux véhicules électriques et aux systèmes de stockage d'énergie à grande échelle. Elles pourraient également remplacer les batteries plomb-acide comme batteries de démarrage pour les véhicules.

Batteries au plomb : En raison de leur faible coût et de leur courant de décharge instantané élevé, les batteries plomb-acide sont couramment utilisées pour le démarrage des voitures, les alimentations sans interruption et d'autres applications industrielles.

La batterie sodium-ion peut-elle remplacer la batterie plomb-acide ?

De nombreuses personnes s'intéressent à cette question et ont des opinions différentes. Pour être honnête, bien que les batteries sodium-ion aient un grand potentiel, il faudra beaucoup de temps pour qu'elles remplacent complètement les batteries plomb-acide. En fait, la question de savoir si les batteries sodium-ion peuvent ou non remplacer les batteries au plomb n'a pas encore de réponse définitive. Il ne s'agit pas d'une question qui peut être résolue par une simple déclaration ; elle dépend de multiples facteurs :

Maturité technologique

Les batteries sodium-ion sont encore une technologie émergente qui n'a pas été entièrement commercialisée. Pour remplacer les batteries plomb-acide, il faut d'abord ouvrir le marché des batteries sodium-ion.

Considérations sur les coûts

L'une des raisons pour lesquelles les batteries au plomb sont si populaires est leur faible coût. Bien que les batteries sodium-ion soient abondantes en ressources et qu'elles aient le potentiel d'être plus rentables que les batteries plomb-acide, pour les remplacer, il est nécessaire de maintenir d'excellentes performances tout en réduisant les coûts.

Adaptabilité du marché

Les exigences en matière de produits varient selon les marchés et les applications. Les batteries sodium-ion sont plus populaires dans les domaines des véhicules électriques et du stockage d'énergie à grande échelle. Les batteries plomb-acide sont actuellement plus largement utilisées dans les applications sensibles au prix.

Innovation technologique

Pour que les batteries sodium-ion puissent pénétrer pleinement le marché, elles doivent continuer à améliorer leur densité énergétique et leur durée de vie.

Politique environnementale

Les batteries sodium-ion sont plus respectueuses de l'environnement. Si les politiques de protection de l'environnement deviennent plus strictes, l'utilisation des batteries plomb-acide pourrait être affectée.

En résumé, si les batteries sodium-ion peuvent réaliser des percées technologiques, améliorer leur densité énergétique et leur durée de vie, elles pourraient à l'avenir remplacer progressivement les batteries au plomb dans certains domaines. Toutefois, si elles veulent étendre leurs applications et remplacer complètement les batteries au plomb, elles doivent continuer à se développer.

Enfin, je vous invite à nous faire part de vos précieuses idées, afin que nous puissions explorer ce sujet ensemble.

Batteries sodium-ion recommandées

Cellules cylindriques au sodium :

3V 1200mAh - 18650 

3V 10Ah - 32140 

3V 19Ah - 46145

Batteries de démarrage pour motos :

12V 2600mAh

12V 3900mAh

12V 5200mAh

12V 6500mAh

12V 7800mAh

12V 10400mAh

Batteries au sodium pour le démarrage :

12V 57.2Ah

 

Article connexe :

Batterie sodium-ion et batterie lithium-ion

Batteries lithium-ion VS. Batteries plomb-acide - Guide de comparaison