Des chercheurs de la Washington State University (WSU) et du Pacific Northwest Countrywide Laboratory (PNNL) ont créé une batterie au sodium-ion qui contient autant d’énergie et fonctionne ainsi que certaines chimies commerciales de batterie au lithium-ion, ce qui en fait une technologie de batterie potentiellement viable hors de l’abondance et des matériaux bon marché.



L’équipe rapporte l’un des meilleurs résultats à ce jour pour une batterie sodium-ion. Il est capable de fournir une capacité similaire à certaines batteries lithium-ion et de se recharger avec succès, en conservant furthermore de 80% de sa cost 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, est publiée dans la revue ACS Power Letters.

« Il s’agit d’un développement majeur pour les batteries au sodium-ion », a déclaré le Dr Imre Gyuk, directeur du stockage d’énergie pour le bureau de l’électricité du ministère de l’Énergie, qui a soutenu ce travail au PNNL. « Il existe un grand intérêt pour le potentiel de remplacement des batteries Li-ion par du Na-ion dans de nombreuses purposes. »



Les batteries au lithium-ion sont omniprésentes et utilisées dans de nombreuses purposes telles que les téléphones portables, les ordinateurs portables et les véhicules électriques. Mais ils sont fabriqués à partir de matériaux, tels que le cobalt et le lithium, qui sont rares, chers et se trouvent principalement en dehors des États-Unis. À mesure que la demande de véhicules électriques et de stockage d’électricité augmente, ces matériaux deviendront moreover difficiles à obtenir et peut-être additionally chers. Les batteries au lithium seraient également problématiques pour répondre à l’énorme demande croissante de stockage d’énergie sur le réseau électrique.

D’un autre côté, les batteries au sodium-ion, fabriquées à partir de sodium bon marché, abondant et durable provenant des océans ou de la croûte terrestre, pourraient constituer un bon candidat pour le stockage d’énergie à grande échelle. Malheureusement, elles ne contiennent pas autant d’énergie que les batteries au lithium.

Ils ont également du mal à être rechargés comme cela serait nécessaire pour un stockage efficace de l’énergie. Un problème clé pour certains des matériaux de cathode les additionally prometteurs est qu’une couche de cristaux de sodium inactifs s’accumule à la floor de la cathode, arrêtant le flux d’ions sodium et, par conséquent, tuant la batterie.

« Le défi clé est que la batterie ait à la fois une densité énergétique élevée et une bonne durée de vie », a déclaré Junhua Track, auteur principal du doc et diplômé du doctorat WSU qui est maintenant au Lawrence Berkeley Nationwide Laboratory.

Dans le cadre des travaux, l’équipe de recherche a créé une cathode à oxyde métallique en couches et un électrolyte liquide qui comprenait des ions sodium supplémentaires, créant une soupe plus salée qui avait une meilleure conversation avec leur cathode. Leur conception de cathode et leur système d’électrolyte ont permis un mouvement continu des ions sodium, empêchant l’accumulation de cristaux de surface area inactifs et permettant une manufacturing d’électricité sans entrave.

« Nos recherches ont révélé la corrélation essentielle entre l’évolution de la composition de la cathode et l’interaction de la floor avec l’électrolyte », a déclaré Lin. « Ce sont les meilleurs résultats jamais rapportés pour une batterie au sodium-ion avec une cathode en couches, montrant qu’il s’agit d’une technologie viable qui peut être equivalent aux batteries au lithium-ion. »

Les chercheurs travaillent maintenant à mieux comprendre l’interaction importante entre leur électrolyte et la cathode, afin qu’ils puissent travailler avec différents matériaux pour améliorer la conception de la batterie. Ils veulent également concevoir une batterie qui n’utilise pas de cobalt, un autre métal relativement cher et exceptional.

« Ce travail ouvre la voie à des batteries au sodium-ion pratiques, et les informations fondamentales que nous avons acquises sur l’interaction cathode-électrolyte nous éclairent sur 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 sorts de chimie de la batterie « , a déclaré Music. « Si nous pouvons trouver des options viables au lithium et au cobalt, la batterie sodium-ion pourrait vraiment être compétitive par rapport aux batteries lithium-ion.

« Et cela changerait la donne », a-t-il ajouté.