Des chercheurs américains de l’Université de l’État de Washington (WSU) et du Pacific Northwest National Laboratory ont créé une batterie au sodium-ion aussi performante qu’une batterie au lithium-ion et en plus viable.
La batterie sodium-ion plombée par des limites
Présente dans les smartphones, les ordinateurs portables, les montres connectées, les consoles de jeux, les deux roues ou encore les voitures électriques, la batterie lithium-ion a offert à nos appareils une autonomie pratiquement inespérée. Pourtant, ce petit réceptacle à énergie pose encore plusieurs problèmes à cause des matériaux qu’il requiert pour sa conception. Il s’agit du lithium et du cobalt, des matières premières rares et chères, et qui devraient le devenir encore plus face à l’augmentation constante de la demande. En plus, leur extraction en République démocratique du Congo (RDC) manque de transparence et se fait par des enfants.
C’est pourquoi, les scientifiques du monde entier se tournent de plus en plus vers les sels de sodium, bien plus bon marché et surtout présent en abondance dans les océans et la croûte terrestre. Si on la considère comme prometteuse depuis de nombreuses années, la batterie sodium-ion présente cependant des limites. Elle ne peut stocker autant d’énergie qu’une batterie lithium et supporte encore trop mal les charges à répétition. Au fil des cycles, de petits cristaux de sodium inactifs finissent en effet par s’accumuler au niveau de la cathode, et en viennent à tuer l’appareil.
Un électrolyte liquide boosté en ions sodium
Des chercheurs de l’Université de l’État de Washington (WSU) et du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL, un laboratoire public situé lui aussi dans l’État de Washington) annoncent avoir contourné ces deux obstacles. Comment ? En ayant l’idée de créer un électrolyte liquide (la substance conductrice présente dans les batteries et qui contient les ions mobiles) boosté en ions sodium. Plus salé, le mélange cohabitait mieux avec la cathode, elle-même retravaillée avec des oxydes métalliques en couche mince.
L’équipe de scientifiques rapporte l’un des meilleurs résultats à ce jour pour une batterie sodium-ion. Celle-ci fournirait une capacité similaire à certaines batteries lithium-ion et se rechargerair avec succès, en conservant plus de 80% de sa charge après 1 000 cycles. La recherche, dirigée par Yuehe Lin, professeur à l’École d’ingénierie mécanique et des matériaux du WSU, et Xiaolin Li, chercheur principal au PNNL, a été publiée dans la revue ACS Energy Letters.
Un développement majeur pour les batteries au sodium-ion
« Ce travail ouvre la voie à des batteries au sodium-ion pratiques. Et les connaissances fondamentales que nous avons acquises au sujet de l’interaction cathode-électrolyte ont mis en lumière la façon dont nous pourrions développer de futurs matériaux de cathode sans cobalt ou à faible teneur en cobalt dans les batteries au sodium-ion ainsi que dans d’autres types de chimie des batteries », a déclaré l’équipe de chercheurs.
Pour le Dr Imre Gyuk, directeur du stockage d’énergie au Bureau de l’électricité du ministère de l’Énergie, « Il s’agit d’un développement majeur pour les batteries au sodium-ion » qui suscite « un grand intérêt » pour leur potentiel.
