Des recherches révolutionnaires de l’Université des sciences de Tokyo démontrent que les batteries sodium-ion (Na-ion) pourraient bientôt remplacer les batteries lithium-ion (Li-ion) dans des applications exigeant une charge rapide, une densité énergétique élevée et une sécurité améliorée. Les résultats, publiés dans Chemical Science le 15 décembre 2025, indiquent que ces batteries de nouvelle génération pourraient surmonter les principales limitations qui ont bloqué une adoption plus large de la technologie Na-ion.
Les limites du lithium-ion et l’essor du sodium-ion
Pendant des années, les batteries Li-ion ont dominé le marché du stockage d’énergie, alimentant tout, des smartphones aux véhicules électriques. Cependant, les batteries Li-ion comportent des risques inhérents :** elles sont sujettes à l’emballement thermique (surchauffe incontrôlable et incendies potentiels), et leur dépendance au lithium, une ressource géographiquement concentrée, soulève des inquiétudes en matière de chaîne d’approvisionnement.
Les batteries Na-ion offrent une solution potentielle. Le sodium est bien plus abondant et moins cher que le lithium, et les batteries Na-ion sont intrinsèquement plus stables. Le défi, jusqu’à présent, consistait à obtenir des performances comparables à celles du Li-ion en termes de vitesse de charge et de densité énergétique.
Comment fonctionne la percée
L’équipe de l’Université des sciences de Tokyo s’est concentrée sur le carbone dur (HC), un matériau connu pour sa capacité à stocker rapidement les ions sodium. Cependant, les tentatives précédentes visant à maximiser les taux de charge ont été entravées par des « embouteillages » au sein de l’électrolyte de la batterie, les ions étant bloqués lorsqu’ils entraient dans le HC.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont combiné le HC avec de l’oxyde d’aluminium, créant ainsi une électrode combinée permettant aux ions de circuler librement. Cela a permis aux ions sodium d’entrer dans HC à des taux comparables aux ions lithium entrant dans le graphite dans une batterie Li-ion.
La principale découverte est que les ions sodium nécessitent moins d’énergie pour se regrouper dans les pores microscopiques du HC, ce qui signifie que les batteries Na-ion peuvent théoriquement se charger plus rapidement que les batteries Li-ion. Ceci est important car cela élimine un obstacle de longue date à la commercialisation du Na-ion.
Implications dans le monde réel et avantages en matière de sécurité
Cette avancée a des implications majeures pour le stockage de l’énergie. Les systèmes de batteries à l’échelle du réseau, qui nécessitent des capacités de décharge rapide pour l’intégration des énergies renouvelables, devraient en bénéficier grandement. Les batteries Na-ion à charge rapide pourraient également améliorer le stockage d’énergie dans les véhicules électriques et d’autres applications à forte demande.
Plus important encore, les batteries Na-ion sont nettement plus sûres que leurs homologues au lithium. Comme le soulignent des études de l’Université islamique de technologie, de l’Université d’État de l’Idaho et de l’Université de Waterloo, les ions sodium sont moins sujets aux réactions incontrôlées qui provoquent la combustion ou l’explosion des batteries Li-ion.
La sécurité incendie est une préoccupation majeure : le Conseil national des chefs de pompiers du Royaume-Uni a mis en garde contre le « risque d’incendie important » posé par les systèmes de stockage d’énergie par batterie Li-ion, qui peuvent brûler pendant des heures, voire des jours, une fois allumés. Les batteries Na-ion, en revanche, offrent une alternative bien plus stable.
“Nos résultats démontrent quantitativement que la vitesse de charge d’un SIB utilisant une anode HC peut atteindre des taux plus rapides que celle d’un LIB”, a déclaré Shinichi Komaba, l’auteur principal de l’étude.
Cette recherche souligne que l’avenir du stockage d’énergie pourrait résider dans le sodium, offrant une combinaison convaincante de performances, de rentabilité et de sécurité améliorée.
