Radio-Club de Viry-Châtillon (91) – F5KEE

Par F4LER/ON6FS

Depuis quelques mois, un nouveau type de batterie fait parler de lui : la batterie Sodium-Ion (Na-Ion). Encore peu connue du grand public, cette technologie est pourtant développée par plusieurs grands fabricants asiatiques et pourrait bien, à terme, compléter voire concurrencer les batteries LiFePO₄ dans de nombreuses applications.

Lors de discussions au radio-club F5KEE, nous avons évoqué cette nouvelle chimie qui suscite beaucoup de curiosité. Après quelques recherches, voici un tour d’horizon destiné à mieux comprendre ses avantages, ses limites et l’intérêt qu’elle pourrait représenter pour les radioamateurs.

Pourquoi une nouvelle technologie ?

Depuis plusieurs années, les batteries LiFePO₄ se sont imposées dans le monde radioamateur. Elles offrent un excellent compromis entre poids, sécurité, durée de vie et performances. Elles ont largement remplacé les batteries au plomb pour les stations portables, les alimentations de secours ou encore les installations solaires.

Mais cette technologie présente aussi quelques inconvénients :

• elle repose sur l’utilisation du lithium ;
• elle supporte mal la recharge à basse température ;
• son coût reste dépendant de l’évolution du marché des matières premières.

Les fabricants cherchent donc depuis longtemps une solution utilisant des matériaux plus abondants et moins coûteux.

C’est précisément le cas du sodium.

Pourquoi le sodium ?

Le sodium est un élément extrêmement abondant sur Terre. On le trouve notamment dans le sel marin, mais également dans de nombreux minerais.

Contrairement au lithium, son extraction ne pose pas les mêmes problèmes d’approvisionnement et ne dépend pas d’un nombre limité de pays producteurs.

Certaines formulations de batteries Sodium-Ion permettent également de se passer du cobalt et du nickel, deux métaux dont l’extraction soulève souvent des questions économiques et environnementales.

L’objectif n’est donc pas seulement de réduire les coûts de fabrication, mais aussi de sécuriser les chaînes d’approvisionnement.

Des performances déjà très intéressantes

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, une batterie Sodium-Ion fonctionne selon un principe très proche d’une batterie lithium-ion.

Pour l’utilisateur, cela ne change pratiquement rien.

Les batteries disposent généralement d’un BMS (Battery Management System) qui assure :

• l’équilibrage des cellules ;
• la protection contre les surcharges ;
• la protection contre les décharges profondes ;
• la surveillance de la température.

Autre bonne nouvelle : de nombreuses batteries Sodium-Ion destinées au remplacement des batteries au plomb peuvent être rechargées avec un chargeur LiFePO₄, sous réserve que le fabricant confirme cette compatibilité.

L’adoption de cette technologie ne nécessite donc pas forcément de renouveler tout son équipement.

Une excellente tenue au froid

C’est probablement l’un des principaux atouts de cette nouvelle chimie.

Les batteries LiFePO₄ offrent d’excellentes performances en décharge lorsque les températures deviennent négatives, mais leur recharge doit rester prudente en dessous de 0 °C.

Les batteries Sodium-Ion, elles, conservent généralement de meilleures performances à basse température.

Pour les radioamateurs pratiquant le portable hivernal, les activations SOTA, POTA ou les expéditions en montagne, cela pourrait constituer un avantage appréciable.

Et pour nos stations radio ?

Prenons l’exemple d’une batterie d’environ 100 Ah.

Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur. Elles peuvent varier selon les fabricants, la qualité des cellules, le BMS, la température et les conditions d’utilisation.

On constate immédiatement que les batteries Sodium-Ion se rapprochent beaucoup des performances du LiFePO₄.

Leur densité énergétique est légèrement inférieure, ce qui explique un poids un peu plus élevé pour une capacité identique, mais la différence reste relativement faible.

Pour alimenter un transceiver comme un Yaesu FT-991, un Icom IC-705, un FT-710, ou une station portable complète, cette différence sera souvent négligeable.

En revanche, leur comportement à basse température pourrait faire la différence dans certaines situations.

Les avantages

excellente sécurité ;

très faible risque d’emballement thermique ;

longue durée de vie ;

très bonne résistance aux basses températures ;

matériaux abondants ;

possibilité d’utiliser des chargeurs LiFePO₄ sur certains modèles ;

stockage prolongé à pleine charge moins critique que pour d’autres technologies.

Les limites actuelles

Cette technologie reste cependant relativement récente.

Aujourd’hui :

• l’offre est encore limitée ;
• les prix demeurent relativement élevés ;
• le choix de capacités est moins important que pour le LiFePO₄ ;
• le retour d’expérience sur une utilisation de plus de dix ans est encore faible.

Comme toute technologie émergente, il faudra encore quelques années pour disposer d’un recul suffisant.

Faut-il remplacer son LiFePO₄ ?

La réponse est probablement non… du moins pas immédiatement.

Le LiFePO₄ reste aujourd’hui une technologie parfaitement maîtrisée, fiable et largement disponible.

En revanche, pour un futur achat, il sera certainement intéressant de comparer les deux solutions.

Si les batteries Sodium-Ion poursuivent leur baisse de prix tout en confirmant leurs excellentes performances, elles pourraient devenir une alternative très séduisante pour les radioamateurs.

La sécurité : un argument qui pourrait faire la différence

Lorsqu’on évoque les batteries au lithium, beaucoup pensent immédiatement aux images d’incendies de trottinettes ou de véhicules électriques. Il faut toutefois distinguer les différentes technologies.

Les batteries LiFePO₄ utilisées par de nombreux radioamateurs sont déjà beaucoup plus sûres que les batteries lithium-ion classiques (NMC ou NCA). Leur chimie est très stable et le risque d’emballement thermique est nettement réduit.

Les batteries Sodium-Ion vont encore un peu plus loin sur cet aspect.

Comme elles ne contiennent pas de lithium métallique et utilisent une chimie différente, elles présentent une meilleure stabilité thermique. Elles sont moins sensibles aux perforations, aux courts-circuits ou aux températures élevées. Plusieurs fabricants mettent également en avant leur excellente résistance aux variations climatiques, avec un fonctionnement pouvant aller de –40 °C à +70 °C selon les modèles.

Bien entendu, cela ne signifie pas qu’une batterie Sodium-Ion est totalement ininflammable. Comme toute batterie de forte capacité, elle doit être protégée par un BMS (Battery Management System) et utilisée avec un chargeur adapté.

Pour un radioamateur qui transporte régulièrement son matériel dans un véhicule, une caravane ou un sac à dos, cette sécurité supplémentaire constitue néanmoins un argument de poids.

Et le prix dans tout cela ?

C’est probablement le point qui intéresse le plus les futurs utilisateurs.

Aujourd’hui, les batteries Sodium-Ion grand public restent encore relativement peu diffusées. Les capacités disponibles sont limitées et les prix sont souvent comparables, voire légèrement supérieurs, à ceux des batteries LiFePO₄.

Cette situation est toutefois appelée à évoluer rapidement.

Le principal avantage du sodium est qu’il s’agit d’une ressource extrêmement abondante, disponible partout dans le monde. Contrairement au lithium, il ne dépend pas de quelques régions productrices et son coût est beaucoup plus stable.

De plus, certaines chimies Sodium-Ion utilisent également de l’aluminium à la place du cuivre sur une partie de la batterie et ne nécessitent ni lithium, ni cobalt, ni nickel. Ces matériaux représentent aujourd’hui une part importante du coût des batteries lithium.

Les grands industriels comme CATL ou BYD investissent désormais massivement dans cette technologie. La production industrielle est en pleine montée en puissance et les premières usines dédiées entrent progressivement en service.

Les organismes spécialisés dans l’énergie estiment que, lorsque les volumes de production auront atteint leur régime de croisière, le coût de fabrication d’une batterie Sodium-Ion pourrait être 20 à 30 % inférieur à celui d’une batterie LiFePO₄ équivalente. Certaines études évoquent même des coûts de production pouvant être jusqu’à 30 % plus faibles grâce à des matières premières moins coûteuses et moins sensibles aux fluctuations des marchés.

Il faut cependant rester prudent : ces économies ne se retrouveront pas immédiatement dans le prix payé par l’utilisateur. Comme toute technologie émergente, les premières générations resteront relativement coûteuses jusqu’à ce que la production atteigne une véritable échelle industrielle.

À moyen terme, il est néanmoins raisonnable de penser que les batteries Sodium-Ion deviendront de plus en plus compétitives. Elles pourraient d’abord séduire les installations fixes, le stockage photovoltaïque, les alimentations de secours et les stations radioamateurs, où quelques centaines de grammes supplémentaires ne constituent pas un critère déterminant.

Le scénario le plus probable n’est donc pas la disparition des batteries LiFePO₄, mais la coexistence des deux technologies. Le LiFePO₄ conservera sans doute un avantage pour les applications où le poids est primordial, tandis que le Sodium-Ion pourrait progressivement s’imposer lorsque le coût, la sécurité et la robustesse seront les critères essentiels.

Conclusion

Les batteries Sodium-Ion ne constituent pas une révolution, mais plutôt une évolution logique du stockage d’énergie.

Elles offrent des performances proches du LiFePO₄ tout en utilisant des matériaux beaucoup plus abondants. Leur excellente tenue aux basses températures, leur sécurité intrinsèque et leur longue durée de vie en font une technologie particulièrement prometteuse.

Pour le moment, le LiFePO₄ conserve une légère avance grâce à sa maturité et à son excellent rapport performances/prix. Mais il est fort probable que, dans les prochaines années, les batteries Sodium-Ion trouvent progressivement leur place dans les stations radioamateurs, les installations solaires, les alimentations de secours et les activités de terrain.

Comme souvent en radio, une technologie ne remplace pas immédiatement une autre : elles coexistent pendant plusieurs années. Les batteries Sodium-Ion semblent bien engagées pour suivre ce chemin. Il sera donc intéressant de suivre leur évolution et de voir si elles deviennent, demain, le nouveau standard pour alimenter nos équipements sur le terrain comme au shack.