Le programme de recherche Volt-Age de l’Université Concordia contribue à perfectionner les batteries sodium-ion
Dans le domaine des énergies renouvelables, les batteries lithium-ion rechargeables se sont révélées efficaces pour de nombreux usages, notamment les véhicules électriques (VE). Cependant, la viabilité à long terme du lithium comme ressource suscite des inquiétudes compte tenu des quantités nécessaires pour répondre à la demande croissante.
C’est pourquoi on s’intéresse de plus en plus aux batteries sodium-ion comme solution de rechange et complément aux batteries lithium-ion, le sel étant une matière nettement moins chère et plus répandue.
Dans cette optique, Karim Zaghib, directeur général du programme Volt-Age de l’Université Concordia, collabore avec les chercheurs de l’Université Dalhousie Jeff Dahn, Michael Metzger, Chongyin Yang et Lukas Swan ainsi qu’avec des partenaires du secteur privé afin d’accroître l’utilisation et l’efficacité des batteries sodium-ion.
« Nous avons tous été trop gâtés avec le pétrole », estime Jeff Dahn, professeur de physique et de sciences de l’atmosphère à l’Université Dalhousie et chercheur canadien le plus chevronné dans ce domaine. « La véritable application des batteries au sodium-ion réside dans le stockage d’énergie – des batteries fixes qui ne peuvent pas être déplacées, car les batteries au sodium sont physiquement plus volumineuses que celles au lithium-ion. »
Les progrès réalisés au regard de la technologie des batteries au sodium-ion permettent d’alimenter des systèmes énergétiques hors réseau – au Québec et dans les communautés du Nord canadien, par exemple – ainsi que des bâtiments carboneutres. Ces avancées contribueront à décarboner le cadre bâti tout en renforçant le leadership du Canada à l’échelle mondiale dans le domaine des technologies propres et des systèmes de batteries.
Karim Zaghib (à gauche) et Jeff Dahn (à droite) lors du Sommet sur l’électrification de la société, qui s’est tenu à Montréal les 5 et 6 mai.
Applications et avantages des batteries sodium-ion
Le Pr Dahn travaille sur les batteries lithium-ion depuis 1978. Il a commencé à travailler chez Tesla en 2016, et en 2021, son équipe a élargi ses recherches pour inclure les batteries sodium-ion à la suite de l’embauche de Michael Metzger.
« La raison pour laquelle nous travaillons sur le sodium-ion est que les gens s’inquiètent de la viabilité à long terme du lithium à grande échelle, celui-ci étant bien moins répandu que le sodium, explique-t-il. Les cellules sodium-ion ont beaucoup évolué. Il existe désormais des cellules sodium-ion qui présentent une durée de vie incroyablement longue pouvant s’étendre sur plusieurs décennies. »
Ce qui a commencé par deux subventions de démarrage – l’une visant à mettre au point une chimie au sodium-ion adaptée au stockage d’énergie résidentiel, et l’autre destinée à améliorer la densité énergétique des batteries au sodium-ion – est aujourd’hui devenu un projet stratégique dont l’objectif est de concevoir des systèmes de stockage d’énergie à usage résidentiel à partir du sodium-ion et d’autres éléments.
« Nous travaillons à prolonger la durée de vie de plusieurs composés chimiques à base d’ions sodium potentiellement utilisables à cette fin, précise le Pr Dahn. Si l’on peut installer ces batteries à l’extérieur, leur taille a pour l’instant peu d’importance. »
Les avantages pour notre société sont nombreux.
« On estime que ces batteries peuvent être produites à moindre coût et avoir une durée de vie plus longue. Si nous les considérons comme une infrastructure publique, à l’instar des centrales solaires, la question que nous devons nous poser est la suivante : combien de temps voulons-nous qu’elles durent? C’est l’un des aspects sur lesquels nous travaillons. Les progrès sont rapides – c’est très encourageant. »
Chaînes d’approvisionnement et géopolitique
« Nous travaillons avec des communautés du nord du Québec qui ne sont pas raccordées au réseau électrique, indique le Pr Zaghib. À l’heure actuelle, de nombreuses communautés des Premières Nations utilisent encore du diesel et de l’essence pour alimenter leurs génératrices, ce qui coûte maintenant très cher. Pourquoi ne pas installer des batteries pour stocker l’énergie produite par les technologies solaires et éoliennes? C’est entre autres ce que fait Volt-Age. »
Le passage au sodium-ion est une évolution logique, non seulement en raison du risque de pénurie de lithium à long terme, mais aussi au vu de la situation géopolitique actuelle.
« Avec mes collègues de l’Université Dalhousie, nous souhaitons contribuer à mettre en place au Canada une chaîne d’approvisionnement verte qui sera plus écologique que les chaînes d’approvisionnement d’autres régions du monde », affirme-t-il.
Le Pr Zaghib exhorte le gouvernement du Québec à trouver rapidement de meilleures solutions pour le stockage de l’énergie.
« En raison des guerres en Iran et en Ukraine, par exemple, nous devons nous tourner rapidement vers l’électrification. Le Canada a aujourd’hui une formidable occasion de jouer un rôle de premier plan dans la transition vers les énergies propres ».
Apprenez-en plus sur le programme Volt-Age de l’Université Concordia.