Antoine Danio
Alors que les accumulateurs lithium-ion sont aujourd’hui essentiels pour le stockage énergétique, une avancée récente promet de propulser l’adoption de leurs équivalents au sodium, qui présentent plusieurs atouts.
Une cathode aux prestations doublées
En matière de densité énergétique et de volume, les cellules lithium-ion demeurent inégalées, ce qui explique leur utilisation tant dans les smartphones que dans les véhicules électriques. Cependant, elles ne sont pas exemptes de défauts : l’extraction du lithium est coûteuse et polluante, les risques de surchauffe sont fréquents, et leurs performances se dégradent à basse température.
Plus sécurisées et reposant sur une ressource abondante, les batteries sodium-ion offrent logiquement un coût de fabrication inférieur, mais aussi une densité réduite, ce qui freine leur adoption massive. Pour pallier cela, des chercheurs de l’Université du Surrey se sont orientés vers une cathode (électrode) constituée d’hydrate de vanadate nanostructuré (NVOH).
Alors que l’approche privilégiée jusqu’alors impliquait l’élimination de l’eau du matériau par un traitement thermique, omettre cette étape a permis de doubler la densité énergétique et la stabilité du matériau. Au cours des essais, les cellules intégrant cette innovation présentaient une densité doublée et la conservaient pendant plus de 400 cycles de charge.
D’après les auteurs de cette étude novatrice, publiée dans le Journal of Materials Chemistry A, la présence d’eau favorise l’aplatissement des différentes couches du matériau, facilitant l’échange des ions sodium et augmentant la capacité de stockage de la cathode.
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Stocker l’énergie et dessaler l’eau
En outre, leur électrode à base de NVOH hydraté s’est avérée bien plus efficace que celles habituellement employées pour le dessalement de l’eau.
« La perspective d’utiliser le vanadate de sodium hydraté dans l’eau salée est une découverte véritablement captivante, car elle démontre que les batteries à ions sodium pourraient faire bien plus que simplement emmagasiner de l’énergie », selon l’équipe de chercheurs.
« À terme, cela pourrait permettre de concevoir des systèmes utilisant l’eau de mer comme électrolyte, à la fois sûr et abondant, tout en produisant de l’eau douce au cours du processus. »
En début d’année, des chercheurs américains avaient révélé une batterie alimentée par des rayons gamma.
Points clés à retenir :
- Les batteries sodium-ion émergent comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion grâce à leur coût réduit et leur sécurité accrue.
- L’innovation majeure réside dans l’utilisation d’une cathode à base d’hydrate de vanadate nanostructuré, qui double la densité énergétique sans nécessiter de traitement thermique.
- Cette technologie pourrait également servir au dessalement de l’eau, ouvrant la voie à des systèmes utilisant l’eau de mer comme électrolyte.
