- Innovation créatrice de nouvelles compétences
- Non
- Innovation génératrice de nouvelles activités
- Non
- Phase de développement de l'innovation
- En attente de commercialisation
- Date de création
- Date de mise à jour
En bref
Les premières batteries sodium-ion datent des années 70 mais leur développement avait été ralenti à la suite du succès des lithium-ions.
La batterie Na+ est moins chère (le sodium est abondant et mieux réparti sur Terre que le lithium), elle ne présente pas de risque d'emballement thermique, elle peut être utilisée sur des plages de températures plus larges, ce qui simplifie les systèmes de thermo management.
- Innovation créatrice de nouvelles compétences
- Non
- Innovation génératrice de nouvelles activités
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- Phase de développement de l'innovation
- En attente de commercialisation
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Description détaillée
Comparaison batteries Sodium et Lithium
Malgré une densité énergétique plus faible et un nombre de cycles de charge plus restreint, la batterie au Sodium a d'autres atouts pour rivaliser avec la batterie lithium qui est actuellement la plus présente sur les véhicules électrifiés.
Ses atouts sont :
- Moins coûteuse (sa conception ne nécessite pas l'utilisation de métaux rares)
- Plus sécuritaire (plus stable thermiquement, meilleur résistance au climat froid)
- Plus écologique (Extraction simple, matériaux très rependu)
@Mobipolis
Concernant le nombre de cycles, la batterie Na ion est en dessous de la Li ion. La recherche sur cette technologie n'a repris que depuis peu de temps.
Si on consacre autant d'années de recherche que pour la batterie Li ion, cette batterie a un fort potentiel.
@Mobipolis
Caractéristiques
Matériau :
Le sodium est l’un des éléments les plus abondant sur Terre, la croûte terrestre est constituée de 2,6 % de sodium (Na) contre 0,06 % de lithium (Li) et la répartition du sodium est également plus uniforme puisque l'eau de mer contient du chlorure de sodium (NaCl), alors que les gisements de lithium sont principalement concentrés dans quelques régions de la planète. Elle utilise aussi moins de terre rare et de métaux (nickel, cobalt, manganèse etc.).
Plage de fonctionnement :
CATL annonce que ses batteries Sodium ion sont capables de fonctionner de -40 °C à +70 °C, ce qui supprime les systèmes de refroidissement ou de réchauffage de la batterie, complexes et onéreux.
Durabilité :
CATL a annoncé en 2025 une durabilité de 10000 cycles pour son modèle de batterie Na+ (1 cycle batterie correspond à une décharge et charge complète), même si en pratique pour le moment il faut compter moitié moins.
Sécurité :
En cas de surcharge électrique, la température d’inflammation d’une cellule sodium-ion est de 85°C, comme une Li ion, mais l'énergie dégagée serait nettement moindre, ce qui limiterait fortement le risque d'emballement thermique d’un module, même si un incendie de sodium est difficile à éteindre.
Composition
Une batterie au sodium utilise des ions sodium (Na+). Elle est semblable à la batterie lithium, mais c’est le sodium qui est utilisé comme matériau actif. Ces batteries se composent de 3 parties :
- Cathode : le pôle positif est généralement composé de matériaux d’oxyde ou de phosphate contenant du sodium.
- Anode : le pôle négatif est souvent fabriqué à partir de matériaux comme le carbone qui peut stocker les ions sodium, le graphite utilisé pour les batteries lithium-ion ne peut pas stocker assez l'ion sodium.
- Électrolyte : L’électrolyte est un milieu dans lequel les ions sodium se déplacent entre la cathode et l’anode. Comme pour les batteries li-ion, il peut être liquide (carbonate), solide (hexafluorophosphate) et contient un sel de sodium.
Sel de table ou Sodium ?
Le sel de table, NaCl, contient du sodium, mais il est “coincé” avec le chlore. Pour l’utiliser dans une batterie, il faut libérer le sodium, il y a deux méthodes :
- Par chauffage et électrolyse :
Faire fondre le sel (température, ~800 °C).
Faire passer un courant électrique dans ce sel fondu (électrolyse).
- Par séparation chimique :
À l’anode, le chlore se libère sous forme de gaz de chlore.
À la cathode, le sodium récupère ses électrons et devient du métal sodium pur.
Il peut ensuite être utilisé dans une batterie ou transformé en ion Na⁺ dans un électrolyte, le chlore récupéré peut servir à d’autres usages industriels.
Fonctionnement
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Décharge :
Lors de la décharge, les ions sodium sont libérés de l’anode et se déplacent à travers l’électrolyte vers la cathode, générant un flux d’électrons dans le circuit externe, ce qui fournit de l’énergie.
Charge :
Lors de la recharge, le processus s’inverse, et les ions sodium sont réintégrés dans l’anode.
Avantages :
- Coût : le sodium est largement disponible (dans le sel, par ex.) et beaucoup moins cher que le lithium ou le cobalt.
- Stabilité thermique et sécurité : moins de risque d'incendie et pas de risque d'emballement thermique.
- Bonne performance à basse température : utile pour les climats froids.
- Production plus durable : pas besoin de lithium, cobalt ou nickel → impact environnemental potentiellement plus faible.
- Potentiel pour les véhicules électriques à courte et moyenne autonomie.
Inconvénients :
- Densité énergétique plus faible que le lithium, donc autonomie plus faible pour une voiture.
- Maturité technologique : encore peu d’usines en production de masse.
- Durée de vie : bonne mais encore en phase de validation à grande échelle.
- Taille et poids supérieurs pour la même capacité par rapport au lithium.
A Noter
Les batteries Sodium Ion n'étant ni produites en grandes série, ni équipées sur des véhicules (hormis de rares essais), les technologies présentées actuellement sont susceptibles d'évoluer.
Transport des batteries
La batterie Sodium est classée 9, numéro ONU 3551, et est soumise à l'ADR pour le transport routier.
- Transport routier, soumis à restriction pour les passages sous certains tunnels : catégorie E "Interdiction à tous les TMD (transport de matière dangereuse) sauf certains numéros ONU. Par exemple, les tunnel de Fourvière (69), et du Mont-Blanc (74) sont en catégorie E.
Un étiquetage doit être présent sur le colis contenant la batterie.
@Mobipolis
| Diffusion sur le marché | En cours de développement, même si de grandes entreprises comme CATL annoncent déjà sa production en grande quantité, il y a très peu de véhicules équipés de cette technologie (le véhicule Sehol E10X pour la Chine). |
|---|---|
| Innovation engendrant des entretiens | Non |
| Innovation engendrant des réparations | Non |
| Types de réparations | Aucune pour le moment, si cette technologie se développe, on pourra alors intervenir dans la batterie pour des travaux sous tension : remplacement de module, de relais, de boitier de jonction, de BMS etc. |
| Contrôle technique | La batterie de traction des véhicules électriques ou hybrides est un des points majeurs de la chaine de traction. A ce titre, elle est soumise à l'inspection des contrôleurs techniques. |
| Mots-clés | Na+, batterie, batterie sodium, véhicule électrique, sodium |
Méthodes et pratiques
Les batteries sodium ne sont pas présentes aujourd'hui sur le marché Européen.
Mais les méthodes de réparations seront identiques à des batteries Li Ion, et le personnel devra être habilité B2TL et suivre une formation produit afin de connaître les méthodes de démontage adaptées aux batteries sur lesquelles il travaille ( démontage de module, équilibrage du nouveau, etc.).
| Entreprises concernées aujourd'hui | Non commercialisé |
|---|---|
| Métiers concernés | Mécanicien-Technicien Auto |
Impact sur les compétences en atelier
Pour l'heure, cette batterie n'est pas commercialisée. Si un véhicule équipé de batterie Na+ devait être confié à un technicien, il devrait avoir les compétences requises pour du TST :
- Disposer de connaissances en électrochimie.
- Etre capable de diagnostiquer une batterie de traction.
- Mettre en place les mesures de sécurité électrique lors d'interventions.
- Avoir acquis des compétences en réparation et remplacement des différents éléments.
- Etre en mesure d'utiliser les différents appareils pour l'équilibrage des modules, le contrôle d'étanchéité, etc.
Exemple d’outillage approprié
Même si la batterie Sodium est moins sujette aux incendies, elle reste dangereuse par rapport aux risques électriques.
Il faudra donc utiliser des outils isolés 1000V.
La réparation d'une batterie de traction, lithium ou sodium, nécessite l'utilisation de matériels spécifiques :
- Contrôleur d'isolement, multimètre catégorie III.
- Contrôleur d'étanchéité (testeur de fuite).
- Appareil pour l'équilibrage des modules neufs.
- Table de levage (batterie de véhicules électriques).
- D'une chèvre (batterie de véhicules hybrides)...
Pour éviter tout risque inhérent aux activités lors d'intervention sur les batteries de traction, il est impératif d'utiliser les équipements de protection individuel en état, répondant aux normes et adaptés à la morphologie du travailleur, afin d'être correctement protégé.
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