La perspective de batteries au sodium suscite un regain d’intérêt industriel et scientifique en 2025, porté par des avancées récentes. Les équipes de recherche ont stabilisé une phase métastable d’électrolyte solide, ce qui modifie les contraintes classiques de conception et d’usage.
Cette évolution ouvre des chemins pour des cellules plus sûres et moins dépendantes du lithium, tout en posant des défis d’industrialisation et d’intégration. Les éléments qui suivent détaillent les enjeux techniques, industriels et commerciaux, en préparant à une lecture pratique des innovations.
A retenir :
- Coûts de production fortement réduits pour matériaux critiques
- Abondance du sodium, disponibilité locale face au lithium importé
- Compatibilité possible avec lignes de fabrication existantes en gigafactory
- Meilleure sécurité thermique pour véhicules et stockage réseau
Batteries sodium solides : avancées électrochimiques et stabilité des électrolytes
Après les enjeux synthétisés, la priorité technique a été la conductivité ionique des électrolytes solides au sodium. Les chercheurs ont stabilisé une forme métastable d’hydridoborate de sodium améliorant notablement ce paramètre critique.
Selon Oh et al., cette phase métastable montre une conductivité ionique supérieure aux références publiées, ce qui rend opérationnelle la batterie tout solide à température ambiante. Selon Meng, la méthode appliquée associe chauffage et refroidissement rapide, technique familière dans l’industrie.
Aspects électrochimiques :
- Conductivité ionique accrue par stabilisation métastable
- Fonctionnement possible à température ambiante et sous zéro
- Compatibilité avec cathodes O3 et électrolytes chlorures
- Réduction des matériaux inactifs dans les cathodes épaisses
Matériau
Conductivité ionique relative
Température opérationnelle
Remarques
Hydridoborate métastable
≈10× versus littérature
Ambiante à sous zéro
Phase stabilisée par refroidissement rapide
Précurseur non stabilisé
Référence faible
Performance compromise
Conductivité limitée
Électrolyte chlorure solide
Établi, performant
Ambiante
Bon couplage avec cathode O3
Électrolyte lithium tout solide
Référence industrielle
Ambiante
Coût et rareté supérieurs
« J’ai observé une amélioration spectaculaire de la conductivité lors des premiers tests expérimentaux »
Sam O.
La méthode utilisée combine chauffage jusqu’à précipitation puis refroidissement rapide pour figer la structure métastable. Selon Oh et al., cette technique connue facilite l’adoption industrielle potentielle, car elle n’exige pas de processus entièrement nouveaux.
L’emphase sur l’électrolyte permet ensuite de concevoir des cathodes plus denses et plus épaisses, augmentant la densité énergétique globale. Ce passage technique prepare l’examen des stratégies de cathodes épaisses et des implications manufacturières.
Conception de cathodes épaisses : densité énergétique et fabrication
En conséquence des gains électrochimiques, l’attention s’est portée sur l’épaisseur des cathodes pour améliorer la densité énergétique par surface. Les cathodes épaisses réduisent la proportion de liants et collecteurs inactifs, concentrant l’énergie utile.
Selon Oh et al., la combinaison d’une phase métastable et d’un électrolyte chlorure permet de conserver la performance même avec des cathodes à forte charge surfacique. Les implications touchent directement la fabrication et la chaîne d’approvisionnement.
Conception cathodique pratique :
- Augmentation de la matière active par unité de surface
- Réduction des composants inactifs et gains de masse
- Nécessité d’un contrôle microstructural fin
- Compatibilité avec presses et calendrage industriels
Paramètre
Cathode mince
Cathode épaisse
Impact industriel
Densité énergétique surfacique
Modérée
Élevée
Meilleure performance par cellule
Matériaux inactifs
Plus nombreux
Moins nombreux
Moins de poids mort
Contrôle de porosité
Simple
Exigeant
Process tighter quality control
Compatibilité ligne
Standard
Adaptation requise
Investissements ciblés
« J’ai travaillé sur des prototypes où l’épaisseur a doublé l’énergie utile par surface »
Paul D.
Du point de vue industriel, l’adaptation des outils de calendrage et d’enrobage s’impose pour préserver la microstructure. Cette contrainte mène directement aux questions d’échelle et aux acteurs capables d’investir en production.
Industrialisation et chaîne d’approvisionnement : acteurs et scenarii
Par conséquent, la viabilité commerciale dépendra d’une chaîne d’approvisionnement capable d’intégrer sodium et lithium dans les mêmes sites. Plusieurs acteurs européens et mondiaux réfléchissent déjà à cette coproduction en gigafactory.
Selon Oh et al., imaginer une même ligne pour produits lithium et sodium est réaliste et bénéfique pour la résilience d’approvisionnement. Selon Meng, la diversification réduit l’impact environnemental lié à l’extraction de ressources rares.
Acteurs industriels clés :
- Renault et Stellantis pour intégration véhicule
- Verkor et Automotive Cells Company pour gigafactories
- TotalEnergies et Saft pour fournitures et échelle
- Nawa Technologies et Forsee Power pour matériaux et systèmes
Entreprise
Rôle potentiel
Atout
Remarque
Renault
Intégration véhicule
Volumétrie et design
Transition vers cellules sodium possible
Stellantis
Déploiement échelle
Réseau industriel
Conduite de programmes industriels
Verkor
Production gigafactory
Flexibilité ligne
Projet européen notable
Automotive Cells Company
Volume et qualification
Partenariats OEM
Expérience en co-investissement
« L’émergence du sodium devrait être vue comme une opportunité industrielle et non comme un remplacement exclusif »
Shirley M.
L’adoption dépendra aussi des équipements d’analyse thermique et des procédés, où Netzsch joue un rôle pour caractériser matériaux et stabilité. Enfin, BlueSolutions et Forsee Power seront utiles pour applications stationnaires et bus électriques.
La suite logique consiste à piloter démonstrateurs industriels et évaluations de cycle de vie, afin d’affiner les coûts et l’empreinte environnementale. Ce point ouvre la nécessité de valider des fichiers techniques pour la mise en production.
« Les premiers résultats de laboratoire rendent plausible la montée en gamme si l’industrie s’engage rapidement »
« L’adoption industrielle dépendra d’essais à grande échelle et d’un retour économique concret »
Entreprise T.
Source : Oh et al., « Metastable sodium closo-hydridoborates for all-solid-state batteries with thick cathodes », Joule, Sept. 16, 2025.