Northvolt développe une batterie sodium-ion validée à 160 Wh/kg
(northvolt.com)- Pour répondre à la demande mondiale croissante en systèmes de stockage d’énergie, Northvolt a développé une cellule sodium-ion et validé une densité énergétique supérieure à 160 Wh/kg au Northvolt Labs de Västerås, en Suède
- La cellule utilise une anode en hard carbon et une cathode à base de Prussian White, sans lithium, nickel, cobalt ni graphite
- Northvolt estime que cette chimie est plus sûre, plus économique et plus durable que les chimies NMC et LFP existantes
- Développée avec Altris, cette technologie mise sur sa sécurité à haute température et ses faibles coûts, ce qui la rend adaptée aux marchés du stockage d’énergie en Inde, au Moyen-Orient, en Afrique, etc.
- La première génération cible le stockage d’énergie, tandis que les générations suivantes pourraient s’étendre, avec une densité énergétique plus élevée, à la mobilité électrique à coût compétitif
Composition de la cellule sodium-ion à 160 Wh/kg
- Northvolt ajoute des batteries sodium-ion à son portefeuille de cellules afin de développer des systèmes de stockage d’énergie économiques et durables
- Cette cellule a été validée au Northvolt Labs de Västerås, en Suède, avec une densité énergétique supérieure à 160 Wh/kg
- Northvolt indique que la cellule validée est plus sûre, plus économique et plus durable que les chimies NMC existantes à base de nickel, manganèse et cobalt, ainsi que les chimies LFP à base de phosphate de fer
- La composition de la cellule est la suivante
- Anode : hard carbon
- Cathode : cathode à base de Prussian White
- Matériaux exclus : lithium, nickel, cobalt, graphite
- Les minéraux utilisés sont des matériaux abondants sur les marchés mondiaux, comme le fer et le sodium, et Northvolt prévoit de devenir la première entreprise à industrialiser des batteries à base de Prussian White pour les commercialiser
Priorité au stockage d’énergie et extensions futures
- Cette technologie sodium-ion a été développée avec le partenaire de recherche Altris et doit servir de base aux solutions de stockage d’énergie de nouvelle génération de Northvolt
- Grâce à ses faibles coûts et à sa sécurité à haute température, elle est particulièrement adaptée aux solutions de stockage d’énergie sur des marchés d’avenir comme l’Inde, le Moyen-Orient et l’Afrique
- Sa production à partir de matériaux pouvant être approvisionnés localement permet de bâtir des capacités régionales de fabrication de batteries indépendantes de la chaîne de valeur actuelle des batteries
- La première génération de cellules sodium-ion de Northvolt est principalement conçue pour le stockage d’énergie
- Les générations suivantes pourraient offrir une densité énergétique plus élevée et s’étendre à des solutions de mobilité électrique économiques
- Cette technologie complète la gamme existante de Northvolt
- Cellules de batteries lithium-ion premium pour les clients automobiles
- Elle s’ajoute à la technologie de batteries lithium-metal pour l’aviation et les véhicules haute performance développée par Cuberg, filiale de Northvolt
1 commentaires
Avis sur Hacker News
Cet été, une entreprise française a commencé à vendre des outils électriques à batterie sodium-ion dans de grandes enseignes de bricolage
Annonce de l’organisme national de recherche français : https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/batteries-sodium-ion-une-pre...
Outil électrique : https://www.leroymerlin.fr/produits/outillage/outillage-elec...
Malheureusement, concernant le rendement en Wh/kg, je n’ai trouvé qu’un article indiquant que la même entreprise pouvait fabriquer des cellules de 90 Wh/kg en 2017, mais il s’agit tout de même d’un produit réellement en vente, pas d’une simple promesse.
Il expliquait que le point fort de cette entreprise n’était pas une densité énergétique élevée, mais la recharge rapide, par exemple une charge complète en moins de 10 minutes
https://www.ecinews.fr/fr/tiamat-energy-lance-la-production-...
Il affirme que le sodium se recharge 10 fois plus vite que le lithium, qu’il est plus sûr grâce à une température de fonctionnement plus basse, et que le nombre de cycles de charge peut être jusqu’à 5 fois supérieur à celui du lithium
Il indique aussi que le sodium est plus largement présent sur Terre et plus accessible, et que l’impact environnemental de son traitement est moindre
Ce n’est donc pas exactement la même technologie
Le vanadium a un prix comparable à celui du nickel et des réserves plus importantes, mais la production annuelle actuelle est bien plus faible, si bien que les perspectives à long terme pour la ressource restent incertaines
CATL a aussi revendiqué le ferrocyanure de sodium, autrement dit le « Prussian white », mais, pour une raison ou une autre, mélange du lithium dans ses batteries destinées à l’automobile
D’un point de vue cynique, ce lithium pourrait servir à stabiliser les caractéristiques défavorables du sodium en matière de cycles ; d’un point de vue optimiste, c’est peut-être simplement parce qu’à l’heure actuelle, le lithium est moins cher grâce aux économies d’échelle
https://web.archive.org/web/20231121142135/https://www.cnrs....
https://web.archive.org/web/20231121142300/https://www.leroy...
J’étais sans doute idiot d’espérer autre chose
Selon https://www.epectec.com/batteries/cell-comparison.html, 160 Wh/kg correspond à une densité comparable à celle du Li-po ou du lithium-ion
Cette chimie de batterie est intéressante parce qu’elle utilise des matériaux courants et qu’elle est plus stable et plus sûre que le lithium
Comme le communiqué de presse n’en parle pas, je suppose qu’elle n’est pas compétitive sur la densité énergétique par litre
Wikipedia propose aussi un tableau comparatif, mais je ne sais pas à quel point il est exact et à jour : https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery#Comparison
À l’inverse, le lithium représente environ 0,002 %
Avec les cellules aujourd’hui produites commercialement, le Li-po peut dépasser 200 Wh/kg, et le lithium-ion peut même dépasser 250 Wh/kg
Je ne suis pas expert, donc n’hésitez pas à me corriger si je me trompe
À première vue, cela ne semble pas se faire au détriment de la densité énergétique, et c’est vraiment énorme
La Chine domine le marché du graphite et impose désormais aussi des contrôles à l’exportation
Si je me souviens bien, la plupart des batteries au lithium et au sodium actuelles utilisent une anode en graphite sous une forme ou une autre ; l’usage du carbone dur par Northvolt pourrait donc être un énorme avantage pour réduire les coûts et les risques de chaîne d’approvisionnement
Je ne connais rien à la nouvelle cathode Prussian White, donc j’attends des analyses d’experts sur l’anode et la cathode de Northvolt
L’annonce de Northvolt reste assez prudente sur ce qui est réellement disponible à la vente aujourd’hui, mais comme cela semble entrer en production, c’est bon signe
Les systèmes de stockage d’énergie pour toute la maison de type PowerWall gagnent en traction, et les batteries à l’échelle du réseau ont changé la perception de ce qui est « suffisamment bon »
Si l’on peut les étaler sur 1 à 3 acres, la densité maximale n’est pas essentielle ; j’imagine donc que ce type d’usage sera visé en premier
La demande de grands systèmes de stockage sur site pour chargeurs de véhicules électriques semble aussi être l’un des facteurs limitant le déploiement de nouveaux chargeurs ; les pics de demande peuvent être couverts par des générateurs diesel sur site, comme dans certaines aires de repos en Californie, ou par des bancs de batteries
À mon avis, la seconde option est meilleure en efficacité énergétique et en maintenance
Ça me fait penser à la blague : « Shin, c’est la septième semaine d’affilée que tu nous annonces une nouvelle invention de batterie »
Plus sérieusement, je ne comprends pas pourquoi il y a autant de titres similaires sur les batteries
Il faudrait des articles qui ne couvrent pas seulement l’invention juste après son annonce, mais qui suivent réellement l’évolution de ces technologies ensuite
Il y a aussi des nouvelles côté chinois : https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Indépendamment de l’annonce de Northvolt, leur densité énergétique n’est pas excellente, donc elles ne font pas énormément de bruit, mais leurs coûts semblent bien plus bas
La fabrication à grande échelle est irréaliste, ou c’est trop cher pour l’utilisateur, ou il y a trop peu de cycles de charge, ou elle ne peut pas fournir assez de courant, ou la stabilité thermique à basse/haute température est insuffisante, ou la densité énergétique n’est pas assez élevée pour être portable, ou la durée de vie est courte, ou la charge est lente, ou les matériaux sont trop toxiques, ou le risque d’incendie ou d’explosion est élevé, ou le progrès est trop faible, ou on a déjà essayé il y a 20 ans sans succès, ou le lithium-ion pourrait avoir progressé d’autant au moment de la sortie
Je me demande quels sont les avantages des batteries au sodium
Les batteries impliquent le déplacement d’ions entre électrodes ; or les ions sodium sont beaucoup plus gros, ce qui entraîne de plus fortes déformations de volume des électrodes pendant la charge, et donc probablement une densité plus faible et moins de cycles de charge que leurs équivalents au lithium
Elles ne semblent pas optimales, ni pour le réseau ni pour les usages mobiles, et la seule application que je vois serait des objets jetables très bon marché, ce qui n’est pas bon signe pour l’environnement
Les inconvénients sont une densité énergétique un peu plus faible et une efficacité légèrement moindre
CATL produit des batteries sodium-ion depuis un moment, et jusqu’ici elles semblent surtout avoir été utilisées dans des voitures électriques chinoises bon marché
Elles n’ont pas encore beaucoup pénétré les marchés européen ou nord-américain ; l’une des raisons pourrait être qu’il manque encore des usines de batteries sodium-ion hors de Chine
Northvolt semble vouloir changer cela
Elles entreront en concurrence avec d’autres chimies de batterie comme le LFP, et seront probablement utilisées surtout dans les voitures bon marché et le stockage réseau
C’est moins cher, plus sûr, et le poids n’est pas important
Mais pour les voitures, ce n’est peut-être pas encore très adapté, parce que c’est plus lourd
Il manque d’options moins chères et plus faciles à produire, même si elles sacrifient certaines caractéristiques
Il y a actuellement sur HN une autre discussion sur le fait de limiter la charge des batteries lithium-ion à 20–80 % de leur capacité
Je me demande s’il existe aussi ce genre de limites ou de recommandations pour les batteries fondées sur la chimie sodium-ion
Pour les batteries plomb-acide et AGM, il est déconseillé de descendre sous 50 % de capacité
Je suis heureux de voir enfin une innovation dans les batteries venue d’Europe
Cela donne l’espoir que l’Europe pourra continuer à jouer un rôle dans les domaines de l’énergie des batteries et de l’automobile
John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham et Akira Yoshino l’ont reçu pour le « développement des batteries lithium-ion »
[0] : https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/
Entre la BYD Dolphin, la Kia eNiro et la VW ID.3, il n’y a pas de différence substantielle, à part peut-être le prix
Le moteur thermique a un temps été un facteur de différenciation, mais ce n’est plus le cas
L’article de recherche original qui semble être à la base de ce développement a été publié en 2015, et on peut le trouver sur sci-hub en y collant le titre : « Rhombohedral Prussian White as Cathode for Rechargeable Sodium-Ion Batteries »
Il est notable qu’il s’agissait d’un projet soutenu par l’ARPA-E et qu’une partie des recherches ait été menée aux Lawrence Berkeley National Labs
Comme l’objectif était de trouver une composition compatible avec les technologies existantes de fabrication de batteries, cela relève davantage de la recherche appliquée que de la recherche fondamentale
L’article explique qu’une forte concentration en Na résout le problème existant de déficit en sodium et permet d’assembler directement une cellule complète avec une anode en carbone dur, ce qui est important pour fabriquer à grande échelle des batteries sodium-ion compatibles avec l’infrastructure actuelle des batteries lithium-ion
Il aura donc fallu environ 8 ans entre la publication des résultats de recherche et un développement commercial avec un produit livrable ; je ne sais pas trop si le capital-risque y verra un délai de retour acceptable
La Chine prévoit de mettre en production beaucoup de batteries sodium-ion à partir de cette année
Pour moi, les cycles de charge et le coût sont plus importants que le poids et la densité des batteries
C’est ce qui permettra de supplanter, sur le plan du prix, la production d’électricité plus émettrice de carbone
https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Les avantages revendiqués sont formulés dans un style involontairement comique, mais il s’agit d’une meilleure sécurité, d’un nombre de cycles comparable au LiFePo, d’une capacité nettement meilleure à basse température et de protection de l’environnement
Il faut sans doute prendre tout cela avec beaucoup de recul
Le prix est aussi environ 50 % plus élevé que celui du LiFePo
Comme de nombreuses images produit montrent des paysages hivernaux en extérieur, les performances à très basse température semblent être un argument de vente central
Le sodium-ion aura du mal à peser fortement sur ce marché tant que son prix ne passera pas sous celui du LFP
C’est un bon progrès, mais on est encore très loin des presque 3,5 kWh que pourrait atteindre une pile à combustible au sodium métallique
Un tel dispositif est décrit dans le brevet expiré US3730776A, dont une copie se trouve ici : https://orgpad.com/file/DrCoHGH6xJJqraDeusqrtS?token=D6S5Bow...
Un dispositif similaire produisant du courant peut même être construit dans un garage
Dans le monde entier, beaucoup d’électricité solaire et éolienne est perdue faute de méthode économique pour la stocker
La dernière fois que j’ai vérifié, les batteries LiFePO4 coûtaient plus de 100 dollars par kWh, et un Powerwall pratique coûte le prix d’une petite voiture tout en présentant un risque d’incendie important
Il existe un besoin criant de batteries bon marché, non toxiques et ininflammables pouvant être déployées à grande échelle en dehors des voitures, des drones et des téléphones
La batterie annoncée semble peut-être répondre à ces critères
https://cuberg.net/
Le sodium-ion est une technologie visant des coûts bas pour des usages stationnaires où le poids et le volume importent moins, c’est-à-dire les systèmes de stockage d’énergie à l’échelle du réseau électrique
Il y a trop d’adjectifs
On dit que c’est plus rentable, meilleur sur ceci et cela, mais il n’y a rien sur à quel point c’est meilleur ni par rapport à quoi
On doit déjà être en train de préparer des articles et des vidéos YouTube du genre « ça pourrait arriver dans votre prochaine voiture électrique plus tôt que prévu »
CATL revendiquait déjà 160 Wh/kg il y a deux ans, mais le produit réellement fabriqué sera très probablement plus proche de 120 Wh/kg
Il n’y a pas d’information sur les cycles de charge, et la « sécurité à haute température » est moins intéressante qu’une vraie spécification de la plage de températures de fonctionnement