Alors que la demande d’énergie stockable ne cesse de croître, une équipe de chercheurs aux USA propose une solution innovante et durable : les batteries au sodium-ion. Cette technologie pourrait bien redéfinir les normes de l’industrie de l’énergie.
Le défi du lithium
Les batteries lithium-ion dominent actuellement l’industrie, mais la disponibilité limitée du lithium utilisé dans ces batteries suscite de sérieuses inquiétudes. À l’inverse, les batteries au sodium-ion offrent une alternative plus durable grâce à l’abondance considérable de sel dans nos océans, offrant potentiellement une alternative à moindre coût à la demande croissante de stockage d’énergie.
La solution : les batteries au sodium-ion
La plupart des batteries au sodium-ion actuelles contiennent un électrolyte liquide, qui présente un risque fondamental d’inflammabilité. En revanche, les matériaux NASICON (Sodium Super Ionic Conductor) sont des électrolytes solides non inflammables avec une haute conductivité ionique et une stabilité chimique et électrochimique supérieure.
Les chercheurs de l’École d’ingénierie A. James Clark de l’Université du Maryland ont développé une architecture de batterie au sodium solide (SSSB) basée sur le NASICON qui surpasse les batteries au sodium-ion actuelles dans sa capacité à utiliser le sodium métallique comme anode pour une densité d’énergie plus élevée, à le faire circuler à des taux record, et tout cela avec un électrolyte céramique plus stable qui n’est pas inflammable comme les électrolytes liquides actuels.
Le Dr. Eric Wachsman, professeur distingué de l’université et directeur de l’Institut d’innovation énergétique du Maryland, note : « Le sodium offre la possibilité d’un stockage d’énergie plus durable et moins coûteux, tandis que la technologie solide au sodium-métal offre la possibilité de batteries à plus haute densité d’énergie. Cependant, jusqu’à présent, personne n’a été capable d’atteindre les taux de cyclisme solide au sodium-métal à température ambiante élevée que nous avons atteints ici ».
En synthèse
La démonstration réussie du cyclisme stable du sodium à des densités de courant élevées et du cyclisme de cellules complètes avec des électrolytes solides NASICON structurés en 3D minces est une avancée significative vers une technologie de stockage d’énergie plus durable et économique.
Cette recherche, récemment publiée dans Energy & Environmental Science, promet des batteries au sodium-ion à haute densité d’énergie et commercialement viables.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le NASICON ?
Le NASICON est un matériau qui sert d’électrolyte solide dans les batteries au sodium-ion. Il est non inflammable et présente une haute conductivité ionique.
Pourquoi les batteries au sodium-ion sont-elles importantes ?
Les batteries au sodium-ion sont une alternative durable et potentiellement moins coûteuse aux batteries lithium-ion, qui dominent actuellement l’industrie.
Qu’est-ce que le cyclisme stable du sodium ?
Le cyclisme stable du sodium fait référence à la capacité de faire circuler le sodium à des taux élevés dans une batterie, ce qui est essentiel pour une densité d’énergie élevée.
Quels sont les avantages des batteries au sodium-ion ?
Les batteries au sodium-ion utilisent du sodium, un élément plus abondant et donc potentiellement moins coûteux que le lithium. De plus, elles utilisent un électrolyte solide, ce qui les rend moins inflammables que les batteries lithium-ion qui utilisent un électrolyte liquide.
Quels sont les défis à relever pour les batteries au sodium-ion ?
Le principal défi pour les batteries au sodium-ion est de parvenir à une haute densité d’énergie et à des taux de cyclisme élevés, ce que les chercheurs de l’Université du Maryland ont réussi à faire.
Références
Article : « High-rate cycling in 3D dual-doped NASICON architectures toward room-temperature sodium-metal-anode solid-state batteries » – DOI: 10.1039/D3EE03879C
