Une équipe de chercheurs a développé une batterie au sodium tout-solide fonctionnant à température ambiante et même en dessous de zéro.
Si les batteries au lithium-ion sont aujourd’hui omniprésentes et globalement performantes, elles sont loin d’être irréprochables. Leur extraction a un impact environnemental important, leur coût reste élevé et les risques d’incendie liés à l’emballement thermique persistent.
Pendant longtemps, la fabrication de batteries au sodium, et plus précisément de batteries au sodium tout-solide, a été considérée comme une alternative. Cependant, un problème majeur subsistait pour ce type de batterie : la médiocre conductivité ionique de leurs électrolytes à température ambiante rendait leur utilisation peu réaliste pour des secteurs tels que l’automobile électrique. Et dans le froid, leurs performances sont très limitées. Mais une équipe de chercheurs de l’Université de Californie (San Diego) est parvenue à mettre au point une batterie au sodium tout-solide qui fonctionne à température ambiante, et même en dessous de zéro degré.
Comment y sont-ils parvenus ?
L’équipe de chercheurs a utilisé du borohydrure de sodium, un composé instable, en le soumettant à un cycle thermique : un chauffage jusqu’au seuil de cristallisation suivi d’un refroidissement brutal. Ce choc thermique a permis de stabiliser une structure cristalline dite métastable, dotée d’une capacité de conduction ionique inédite, même par grand froid.
Grâce à cette structure, il devient possible de concevoir des cathodes plus épaisses, ce qui booste la densité énergétique (la capacité de stockage pour un même volume). Cette avancée permet ainsi aux batteries au sodium d’afficher des performances électrochimiques enfin comparables à celles des batteries au lithium.
Les avantages de la batterie au sodium tout-solide
Tout d’abord, le sodium est bien plus abondant sur Terre que le lithium. Par conséquent, son coût est nettement inférieur. À cela s’ajoute, une extraction plus simple, et surtout plus écologique. L’extraction du lithium engendre une pollution des sols conséquente et nécessite une quantité d’eau astronomique, ce qui aggrave les pénuries d’eau dans les régions minières. L’extraction du sodium n’est pas non plus sans conséquence, mais son abondance la facilite.
Ensuite, les batteries au sodium tout-solide présentent un sérieux avantage au niveau de la sécurité. Comme son nom l’indique, ce type de batterie ne contient pas de liquide inflammable, ce qui supprime le risque d’incendie par emballement thermique. Il s’agit d’une différence notable par rapport aux batteries au lithium. Malheureusement, les incendies causés par des batteries au lithium qui ont surchauffé ne sont pas rares. Enfin, on peut encore mentionner le fait que les batteries au sodium sont plus durables, supportant davantage de cycles de charge sans perdre en capacité.
Une nouvelle alternative
Les chercheurs précisent toutefois que les batteries au sodium ne remplaceront pas celles au lithium. Il s’agit plutôt d’une nouvelle alternative qui pourrait répondre à des demandes spécifiques. Quoi qu’il en soit, les avancées dans ce domaine continuent. De son côté, MG a dévoilé la première voiture dotée d’une batterie semi-solide.
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Source :
Cell.com