Un matériau actif à base de carbone provenant de restes de pommes et un autre fabriqué à partir de couches d’oxyde pourraient peut-être un jour contribuer à réduire les coûts des systèmes de stockage d’énergie.
Tous les deux possèdent d’excellentes propriétés électrochimiques et sont candidats à une utilisation dite "écologique et durable" des ressources. Ces matériaux ont été présentés par des chercheurs de l’Institut Helmholtz Ulm du Karlsruhe Institute of Technology dans les revues ChemElectroChem et Advanced Energy Materials.
Les batteries sodium-ion sont non seulement beaucoup plus puissantes que les accumulateurs nickel-hydrure métallique ou en acide plomb, mais elles représentent également une alternative à la technologie lithium-ion, où les matières premières nécessaires à sa conception restent très abondantes, facilement accessibles et disponibles à un faible coût. Par conséquent, les batteries sodium-ion demeurent une technologie très prometteuse pour les systèmes de stockage d’énergie stationnaire qui jouent un rôle central dans la transformation du système énergétique.
Les chercheurs de la Karlsruhe Institute of Technology affirment avoir fait un pas important vers le développement de matériaux actifs pour les systèmes de stockage d’énergie à base de sodium. Concernant l’électrode négative, il a été développé un matériau à base de carbone pouvant être produit à partir de restes de pommes et possèdant d’excellentes propriétés électrochimiques.
Jusqu’à présent, une stabilité cyclique élevée associée à une grande capacité ont pu être démontrés avec plus de 1.000 cycles de charge et décharge. Pour l’Université allemande, cette découverte représente une étape importante vers l’utilisation et l’exploitation durable des ressources, comme les déchets organiques.
Le matériau mis au point pour l’électrode positive est quant à elle constituée de plusieurs couches d’oxyde de sodium. Cette matière active remplace le cobalt, un élément jugé "coûteux et dangereux pour l’environnement et qui est fréquemment utilisé dans les matériaux actifs des batteries lithium-ion".
En condition optimale de laboratoire, la nouvelle matière active, dans laquelle le stockage électrochimique de l’énergie aura lieu, atteint la même efficacité, stabilité cyclique, capacité et tension, sans le cobalt.
Les résultats sont publiés dans deux revues d’experts :
Apple Biowaste-Derived Hard Carbon as a Powerful Anode Material for Na-Ion Batteries" ChemElectroChem, doi: 10.1002/celc.201500437;
"Layered Na-Ion Cathodes with Outstanding Performance Resulting from the Synergetic Effect of Mixed P- and O-type Phases" Advanced Energy Materials, doi: 10.1002/aenm.201501555
le cea à mis au point une batterie sodium ion il y a peu mais l’électrode est en partie faite de cobalt ce qui risque de renchérir énormément son prix et qui à terme posera le risque de l’épuisement de la matière première. Sur ce prototype la cyclabilité est moins bonne (1000 au lieu de 2000 pour le prototype du cea) mais le fait d’avoir pu tout faire (mais est -ce totalment vrai ?) avec des matériaux trés abondants est un point capital pour le stockage à bas coût. manquent quelques infos : la densité énergétique 100w/kg pour le prototype cea , inconnue pour celui -ci la vitesse de charge et décharge trés bonne pour le cea , inconnue pour ce prototype. Si ces renseignement sont absents c’est que ces performances ne sont pas encore au rendez vous.
De ce que j’ai trouvé ils ont une bonne cyclabilité avec Nax Ni0.22 Co0.11 Mn0.66O2, mais 11% de colbalt. Avec Na0.76 Mn0.5 Ni0.3 Fe0.1 Mg0.1O2, donc à priori sans cobalt, ils disent avoir 90% après 601 cycles. C’est encore insuffisant, surtout pour du stationnaire. Encore un peut d’effort et on va finir par y arriver.