Les batteries sodium-ion représentent une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion, mais leur développement se heurte à certains obstacles techniques. Une équipe internationale de chercheurs vient de mettre au point une nouvelle méthode pour surmonter l’une des principales limitations de ces batteries et ainsi accroître leur capacité.
Des chercheurs ont développé une nouvelle technique permettant de résoudre le problème de l’augmentation de la capacité des batteries sodium-ion. Cette recherche a été menée conjointement par le professeur Oleg Kolosov de l’Université de Lancaster et le professeur Zhigao Huang de l’Université normale du Fujian, avec des résultats clés obtenus par le professeur associé Yue Chen des universités de Lancaster et de Fuzhou.
Le professeur Kolosov explique : «Les études à l’échelle nanométrique du stockage rechargeable sont essentielles pour le développement de nouvelles batteries efficaces et sûres.»
«Cette étude permettra une alternative de stockage d’énergie moins coûteuse et plus sûre que les batteries lithium-ion, le lithium étant beaucoup plus rare et plus difficile à extraire que le sodium. Cette recherche fondamentale devrait à terme améliorer la stabilité du cycle, la durée de vie et la capacité des batteries.»
Une technique innovante d’imagerie à l’échelle nanométrique
L’équipe de recherche a mis au point une technique unique de microscopie à force ultrasonique électrochimique (EC-UFM) pour l’imagerie à l’échelle nanométrique des interfaces dans les batteries rechargeables directement pendant leur fonctionnement, ou operando. Cette prouesse n’était pas réalisable avec les méthodes de caractérisation électrochimique existantes.
L’EC-UFM a permis aux chercheurs d’observer la formation et les propriétés de l’un des éléments cruciaux de ces batteries – l’interphase électrolyte solide (SEI) – qui affecte leur capacité, leur puissance et leur longévité.
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Une solution pour augmenter la capacité des batteries sodium-ion
La nouvelle technique, développée dans le cadre du projet NEXGENNA de l’Institut Faraday, résout un problème de longue date concernant l’augmentation de la capacité des batteries sodium-ion. Elle utilise un solvant comme vecteur pour la co-intercalation du sodium dans l’électrode de carbone.
En guidant la formation de la couche SEI passive pendant le processus de charge/décharge de la batterie, les scientifiques ont découvert comment préserver le transfert des porteurs de charge entre l’électrolyte et l’électrode. Ce processus aboutit à des batteries sodium-ion efficaces et puissantes.
Cette avancée ouvre la voie à de nouvelles perspectives pour le développement de batteries sodium-ion plus performantes, offrant ainsi une alternative viable aux batteries lithium-ion actuellement dominantes sur le marché.
Légende illustration : Les principaux résultats ont été obtenus par le professeur associé Yue Chen. Crédit : Lancaster University
Article : « Operando nano-mapping of sodium-diglyme co-intercalation and SEI formation in sodium ion batteries’ graphene anodes » – DOI: 10.1063/5.0196568
