L’aube d’une alternative : L’histoire de la résurgence des batteries sodium-ion

Dans la course à la domination du stockage d’énergie, il y avait un matériau qui est resté pendant des décennies dans l’ombre du lithium, attendant son moment.
L’histoire des batteries sodium-ion ne commence pas maintenant, ni même au XXIe siècle, mais dans les laboratoires des années 1970, lorsque les premiers chercheurs ont commencé à explorer les possibilités de cet élément abondant et économique.
C’est en 1978 que des scientifiques ont documenté pour la première fois l’insertion des ions sodium dans des matériaux comme le TiS₂, jetant les bases de ce qui allait devenir, des décennies plus tard, une véritable révolution énergétique.
Cependant, comme cela arrive si souvent en science, le chemin a dévié : le lithium, plus léger et avec une densité énergétique plus élevée, a volé la vedette.
Au cours des années quatre-vingt et quatre-vingt-dix, alors que les batteries lithium-ion conquéraient d’abord l’électronique portable puis l’imaginaire collectif, les recherches sur le sodium furent reléguées au second plan académique.
Il y a eu des tentatives, comme la première « batterie à bascule » au sodium au début des années quatre-vingt, et même un jalon important en 1993 lorsqu’un prototype fonctionnel avec une anode en carbone désordonné fut démontré. Mais le monde regardait ailleurs. L’industrie avait besoin de dispositifs petits et puissants pour les appareils photo, les ordinateurs et les téléphones, et le lithium remplissait cette fonction à la perfection. Le sodium, plus lourd et plus volumineux, semblait condamné à n’être qu’une simple curiosité de laboratoire.
Il a fallu attendre le changement de décennie, plus précisément 2011, pour que quelqu’un décide de miser sérieusement dessus.
Cette année-là est née au Royaume-Uni Faradion, la première entreprise au monde exclusivement dédiée au développement commercial des batteries sodium-ion. La manœuvre semblait risquée, voire prématurée, mais répondait à une préoccupation qui commençait à germer parmi les experts : le lithium n’est pas infini, son extraction est polluante et son prix dépend de tensions géopolitiques dans des régions comme l’Amérique du Sud ou l’Australie. Le sodium, en revanche, se trouve dans chaque verre d’eau de mer. L’idée était trop bonne pour être ignorée.
Mais les premiers pas furent hésitants. L’un des grands défis techniques rencontrés par ces pionniers fut le faible rendement lors du premier cycle de charge, un processus critique qui se produit lors de la fabrication de la batterie. Alors que le lithium dépassait aisément les 90 % de rendement initial, les premiers prototypes au sodium affichaient des chiffres beaucoup plus modestes, parfois inférieurs à 20 %. Cela signifiait qu’une partie substantielle de la capacité était perdue avant même de commencer à utiliser la batterie. Des chercheurs du monde entier, comme ceux de l’Institut fédéral de recherche et d’essai des matériaux (BAM) en Allemagne, ont commencé à travailler sur des solutions, réalisant des progrès notables comme l’augmentation de ce rendement de 18 % à 82 % grâce à de nouvelles conceptions d’anode.
Malgré les difficultés, le virus du sodium avait déjà piqué l’industrie. Vers la fin des années 2010, la Chine est devenue la scène où cette technologie a commencé à décoller.
Des entreprises comme HiNa Battery ont commencé à fabriquer les premières cellules avec des applications réelles, et en 2021, elles ont atteint un jalon historique : la mise en service du premier système de stockage d’énergie à grande échelle avec des batteries au sodium, un projet de 1 MWh qui démontrait que la technologie pouvait sortir du laboratoire et se confronter au monde réel. Peu après, le géant CATL a fait irruption avec l’annonce de sa première génération commerciale, donnant un coup de pouce définitif à une alternative que beaucoup considéraient jusqu’alors comme une promesse mineure.
Ainsi, entre doutes et avancées, entre échecs et petites victoires, les batteries sodium-ion ont construit leur propre chemin. Elles ne prétendaient pas tuer le lithium, mais occuper l’espace que celui-ci ne pouvait pas couvrir. Une histoire de persévérance scientifique qui, comme nous le verrons, est loin d’être terminée. En fait, elle ne faisait que commencer.