La technologie des batteries progresse rapidement, les chercheurs s'efforçant de découvrir la prochaine ère du stockage d'énergie durable. La batterie idéale doit posséder une longue durée de vie, une capacité énergétique remarquable et un processus de production rationalisé. C'est dans cet esprit qu'ils développent des batteries sodium-ion susceptibles de révolutionner les énergies renouvelables. Le sel et la biomasse issus de l'industrie forestière constituent la matière première de ces batteries.
Les chercheurs de l'université Chalmers ont décidé d'étudier les batteries sodium-ion, qui utilisent du sodium au lieu du lithium . Dans leurs dernières recherches, ils ont mené une analyse complète du cycle de vie de ces batteries. L'étude s'est concentrée sur l'analyse des implications environnementales et en ressources globales de ces batteries, depuis l'extraction des matières premières jusqu'aux dernières étapes de fabrication. Ils ont découvert que les batteries sodium-ion ont le même impact climatique que les batteries lithium-ion, mais sans le risque de pénurie de matières premières.
Rickard Arvidsson , professeur associé d'analyse des systèmes environnementaux à Chalmers, déclare : « Nous avons conclu que les batteries sodium-ion sont bien meilleures que les batteries lithium-ion en termes d'impact sur la raréfaction des ressources minérales, et équivalentes en termes d'impact climatique. Selon le scénario considéré, elles émettent entre 60 et un peu plus de 100 kilogrammes d'équivalent dioxyde de carbone par kilowattheure de capacité théorique de stockage d'électricité, ce qui est inférieur aux chiffres précédemment publiés pour ce type de batterie sodium-ion. Il s'agit clairement d'une technologie prometteuse. »
De plus, les chercheurs ont identifié plusieurs stratégies potentielles pour minimiser davantage l'impact climatique , notamment le développement d'un électrolyte plus respectueux de l'environnement, qui contribue de manière significative à l'impact global de la batterie.
A propos de l'étude
Cette étude analyse l'impact environnemental et l'utilisation des ressources de deux types de cellules de batteries sodium-ion . Elle prend en compte l'ensemble du cycle de vie des batteries, de l'extraction des matières premières à la fabrication des cellules. L'étude se concentre sur une unité fonctionnelle d'une capacité de stockage d'électricité théorique de 1 kWh au niveau de la cellule. Les deux types de cellules de batteries utilisent principalement des matières premières facilement disponibles.
L'anode est composée de carbone durable issu de lignine biosourcée ou de ressources fossiles. La cathode est constituée d'un mélange spécial appelé blanc de Prusse, composé de sodium, de fer, de carbone et d'azote. L'électrolyte est un sel de sodium spécialement conçu pour une production à grande échelle future. Deux mix électriques distincts ont été étudiés, ainsi que deux méthodes de répartition des ressources et des émissions.
- Un système dans lequel les effets sur l'environnement et les ressources sont répartis entre les coproduits en fonction de la masse
- Une autre méthode attribue tout l’impact au produit principal, y compris la batterie sodium-ion ainsi qu’à ses composants et matériaux.
Voir aussi : Du rivage au magasin : batteries sodium-eau de mer pour le stockage d’énergie stationnaire à court et à long terme
Besoin de batteries sodium-ion
Le professeur Rickard Arvidsson a déclaré : « Les matériaux que nous utiliserons dans les batteries du futur seront importants pour pouvoir passer aux énergies renouvelables et à un parc automobile sans énergies fossiles. »
Selon la loi européenne relative aux matières premières critiques , la demande en matières premières critiques pour la fabrication de batteries devrait augmenter considérablement. Cette hausse est attendue, car les pays européens accélèrent leur transition vers les véhicules électriques et les énergies renouvelables.
Les batteries sodium-ion, capables de révolutionner les énergies renouvelables, nécessiteront une production locale accrue de batteries pour répondre aux exigences de la transition écologique. Cela augmentera également la demande pour d'autres technologies innovantes sans énergie fossile et un approvisionnement constant en matières premières. Cependant, cette production présente un risque important de ruptures d'approvisionnement en raison des sources limitées de matières premières.
« Les batteries lithium-ion s'imposent comme une technologie dominante à l'échelle mondiale et sont plus respectueuses du climat que les technologies à base d'énergies fossiles, notamment dans le secteur des transports. Cependant, le lithium représente un goulot d'étranglement. On ne peut pas produire de batteries au lithium au même rythme que l'on souhaite produire des voitures électriques, et les gisements risquent de s'épuiser à long terme. De plus, l'extraction des composants essentiels des batteries, tels que le lithium et le cobalt, est principalement concentrée dans quelques régions du monde. Cette concentration constitue une menace importante pour l'approvisionnement global », a ajouté le professeur Rickard.
Source : Les batteries sodium-ion sont économes en ressources et respectueuses du climat.
