Les scientifiques qui testent une nouvelle chimie dans une configuration de batterie à pile bouton ont réalisé une avancée prometteuse pour les batteries sodium-ion.
Face à l’incertitude qui pèse sur l’approvisionnement mondial en lithium, les batteries chimiques alternatives seront cruciales pour la poursuite de l’adoption des véhicules électriques et des appareils mobiles. Une équipe de recherche russe a mis au point une nouvelle batterie de ce type qui présente une densité d’énergie impressionnante et pourrait également résister aux basses températures.
Les batteries sodium-ion sont de plus en plus considérées comme une alternative plus durable au lithium-ion, en raison de l’abondance relative et du faible coût de cet élément. Ces batteries fonctionnent comme les dispositifs au lithium-ion, en faisant rebondir des ions entre une paire d’électrodes via un électrolyte liquide. La nouvelle recherche, menée par des scientifiques de Skoltech et de l’université d’État de Moscou Lomonosov, se concentre sur l’électrode négative, appelée cathode.
L’équipe a mis au point un nouveau matériau cathodique, qui promet des gains importants en termes de densité énergétique. Il s’agit d’une poudre composée de fluorure de phosphate de sodium-vanadium, une approche également explorée par d’autres chercheurs. Mais en configurant soigneusement la façon dont les atomes sont organisés dans leur poudre, les scientifiques pensent avoir fait un grand pas en avant.
« Notre nouveau matériau et celui que l’industrie a récemment déployé s’appellent tous deux fluorure de phosphate de sodium-vanadium – ils sont composés d’atomes des mêmes éléments », a déclaré Stanislav Fedotov de Skoltech, auteur de l’étude. « Ce qui les différencie, c’est la façon dont ces atomes sont disposés et dans quel rapport ils sont contenus dans le composé. »
L’équipe a déployé son nouveau matériau cathodique dans une batterie sodium-ion de type pile bouton et l’a mis à l’épreuve. Elle a constaté qu’il offrait une augmentation de la densité d’énergie allant jusqu’à 15 % par rapport aux principaux modèles actuels. En outre, le nouveau matériau pourrait également permettre aux batteries sodium-ion de fonctionner dans des climats plus froids, selon les chercheurs.
« La capacité de stockage d’énergie plus élevée n’est qu’un des avantages de ce matériau », précise Stanislav Fedotov. Il permet également à la cathode de fonctionner à des températures ambiantes plus basses, ce qui est particulièrement pertinent pour la Russie. »
Les scientifiques affirment qu’il est nécessaire de poursuivre les recherches sur ce type de matériaux, mais qu’avec la poursuite des travaux, ils envisagent d’utiliser ces batteries dans les véhicules électriques lourds tels que les bus et les camions. Le stockage de l’énergie provenant de sources renouvelables comme le vent et le soleil est une autre possibilité.
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31768-5
