Des chercheurs développent une alternative aux batteries au lithium
Si le lithium présente de nombreux avantages – densité énergétique élevée et capacité à être combiné à des sources d’énergie renouvelables pour permettre le stockage d’énergie au niveau du réseau – les prix du carbonate de lithium n’ont jamais été aussi élevés.
Des batteries au sodium entièrement solides
Les goulets d’étranglement de la chaîne d’approvisionnement liés aux pandémies, le conflit russo-ukrainien et la demande accrue des entreprises contribuent à cette hausse. En outre, de nombreux gouvernements sont réticents à donner leur feu vert aux mines de lithium en raison des coûts environnementaux élevés et du risque de violation des droits de l’homme.
« La recherche de nouveaux électrolytes solides pour les batteries au sodium entièrement solides doit à la fois être peu coûteuse, facile à fabriquer et présenter une incroyable stabilité mécanique et chimique », a déclaré Yan Yao, professeur de génie électrique et informatique.
Un électrolyte en verre d’oxysulfure
Les chercheurs ont découvert une nouvelle forme d’électrolyte en verre d’oxysulfure qui a le potentiel de satisfaire toutes ces exigences en même temps. Un processus de broyage des billes à haute énergie a été utilisé pour créer ces électrolytes à température ambiante.
« Le verre d’oxysulfure a une microstructure distincte, ce qui donne une structure de verre complètement homogène », a déclaré Ye Zhang, qui travaille comme chercheur associé dans le groupe de Yao. « À la frontière entre le sodium métallique et l’électrolyte, l’électrolyte solide forme une interphase auto-passivante qui est essentielle pour le placage et le décapage réversibles du sodium. » Il s’est avéré difficile d’obtenir un placage et un stripage stables du sodium métallique en utilisant un électrolyte sulfuré.
Des batteries sodium-soufre à haute performance
« Notre étude a renversé cette perception en établissant non seulement la densité de courant critique la plus élevée parmi tous les électrolytes solides à base de sulfure conducteurs d’ions Na, mais aussi en permettant la réalisation de batteries sodium-soufre à haute performance à température ambiante », a expliqué Yao.
« Les nouvelles stratégies de conception structurelle et compositionnelle présentées dans ce travail fournissent un nouveau paradigme pour le développement de batteries solides au sodium, sûres, peu coûteuses, denses en énergie et à longue durée de vie », a ajouté Zhang.
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : University of Houston
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