La transition vers une société sans combustibles fossiles signifie que le besoin en batteries augmente à un rythme rapide. Dans le même temps, cette augmentation entraînera une pénurie de métaux, le lithium et le cobalt, qui sont des composants clés des kinds de batteries les as well as courants. Une selection est une batterie sodium-ion, où le sel de table et la biomasse provenant de l’industrie forestière constituent les principales matières premières. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de technologie Chalmers, en Suède, montrent que ces batteries sodium-ion ont un affect climatique équivalent à celui de leurs homologues lithium-ion, sans risque de manquer de matières premières.
« Les matériaux que nous utiliserons dans les batteries du futur seront importants pour pouvoir passer aux énergies renouvelables et à un parc de véhicules sans énergie fossile », déclare Rickard Arvidsson, professeur agrégé d’analyse des systèmes environnementaux à Chalmers.
Selon la loi sur les matières premières critiques de la Fee européenne, la demande de matières premières critiques pour batteries devrait augmenter de façon exponentielle à mesure que les pays de l’UE passent aux systèmes d’énergies renouvelables et aux véhicules électriques. La transition verte nécessitera également une production plus locale de batteries et d’autres nouvelles technologies sans énergie fossile, et un approvisionnement regular en matières premières est nécessaire pour répondre à la demande. Dans le même temps, une telle production comporte un risque élevé de rupture d’approvisionnement, en raison du nombre limité de sources d’approvisionnement en matières premières. « Les batteries au lithium-ion sont en coach de devenir une technologie dominante dans le monde et elles sont meilleures pour le climat que la technologie fossile, notamment en matière de transportation. Mais le lithium constitue un goulot d’étranglement. au même rythme que celui où l’on souhaite produire des voitures électriques, et les gisements risquent de s’épuiser à extended terme », explique Rickard Arvidsson. En outre, les matériaux critiques pour les batteries, tels que le lithium et le cobalt, sont en grande partie extraits dans quelques endroits seulement dans le monde, ce qui présente un risque pour l’approvisionnement.
Les batteries sodium-ion offrent une technologie prometteuse
Le développement de nouvelles systems de batteries avance rapidement dans la recherche de la prochaine génération de stockage d’énergie durable – qui devrait de préférence avoir une longue durée de vie, avoir une densité énergétique élevée et être facile à produire. L’équipe de recherche de Chalmers a choisi d’examiner les batteries sodium-ion, qui contiennent du sodium – une material très courante présente dans le chlorure de sodium commun – au lieu du lithium. Dans une nouvelle étude, ils ont réalisé ce qu’on appelle une évaluation du cycle de vie des batteries, dans laquelle ils ont examiné leur impression full sur l’environnement et les ressources lors de l’extraction et de la fabrication des matières premières. « Nous sommes arrivés à la conclusion que les batteries sodium-ion sont bien meilleures que les batteries lithium-ion en termes d’impact sur la rareté des ressources minérales, et équivalentes en termes d’impact climatique. Selon le scénario que vous envisagez, elles se situent entre 60 et 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 à ce qui avait été rapporté précédemment pour ce form de batterie sodium-ion. Il s’agit clairement d’une technologie prometteuse », déclare Rickard Arvidsson.
Les chercheurs ont également identifié un specific nombre de mesures susceptibles de réduire davantage l’impact climatique, telles que le développement d’un électrolyte meilleur pour l’environnement, motor vehicle il représente une grande partie de l’impact full de la batterie.
L’énergie verte nécessite un stockage d’énergie
Les batteries sodium-ion actuelles devraient déjà être utilisées pour le stockage d’énergie stationnaire dans le réseau électrique et, avec un développement continu, elles seront probablement également utilisées dans les véhicules électriques à l’avenir. « Le stockage de l’énergie est une ailment préalable au développement de l’énergie éolienne et solaire. Étant donné que le stockage se fait principalement avec des batteries, la question est de savoir de quoi ces batteries seront fabriquées ? La demande accrue de lithium et de cobalt pourrait être un impediment à ce développement », » dit Rickard Arvidsson.
Le principal avantage de cette technologie réside dans le fait que les matériaux contenus dans les batteries sodium-ion sont abondants et peuvent être trouvés partout dans le monde. Une électrode des batteries – la cathode – contient des ions sodium comme porteur de demand, et l’autre électrode – l’anode – est constituée de carbone dur qui, dans l’un des exemples étudiés par les chercheurs de Chalmers, peut être produit à partir de la biomasse. de l’industrie forestière. En termes de processus de manufacturing et de géopolitique, les batteries sodium-ion constituent également une option prone d’accélérer la transition vers une société sans énergie fossile. « Les batteries basées sur des matières premières abondantes pourraient réduire les risques géopolitiques et la dépendance à l’égard de régions spécifiques, tant pour les fabricants de batteries que pour les pays », explique Rickard Arvidsson.
En savoir plus sur l’étude
L’étude est une évaluation possible du cycle de vie de deux cellules de batterie sodium-ion différentes, où l’impact sur l’environnement et les ressources est calculé du début à la fin, c’est-à-dire depuis l’extraction des matières premières jusqu’à la fabrication d’une cellule de batterie. L’unité fonctionnelle de l’étude est une capacité théorique de stockage d’électricité de 1 kWh au niveau de la cellule. Les deux types de cellules de batterie reposent principalement sur des matières premières abondantes. L’anode est constituée de carbone dur provenant soit de lignine d’origine biologique, soit de matières premières fossiles, et la cathode est constituée de ce qu’on appelle le « blanc de Prusse » (constitué de sodium, de fer, de carbone et d’azote). L’électrolyte contient un sel de sodium. La generation est modélisée pour correspondre à une manufacturing long run à grande échelle. Par exemple, la creation actuelle de cellules de batterie repose sur la output actuelle à grande échelle de batteries lithium-ion dans des giga-usines.
Deux mix électriques différents ont été testés, ainsi que deux styles différents de méthodes dites d’allocation, à savoir l’allocation des ressources et des émissions. Une méthode où l’impact sur le climat et les ressources est réparti entre les coproduits en fonction de la masse, et une méthode où tout l’impact est attribué au produit principal (la batterie sodium-ion et ses composants et matériaux).
L’étude a été financée par l’Agence suédoise de l’énergie par le biais du programme Battery Fund.
