Adrien - Samedi 26 Octobre 2024

Une nouvelle étape dans la course aux batteries abordables

Un moyen innovant pourrait permettre de surmonter un obstacle majeur dans la conception des batteries sodium-ion. Un détail crucial du processus de fabrication révèle que ralentir le taux de chauffage pourrait prévenir les microfissures dans les particules de la cathode.

Ces fissures ont longtemps affecté la performance de ces batteries, limitant leur durée de vie. Une équipe de chercheurs d'Argonne a récemment développé une méthode qui semble résoudre ce problème récurrent.


Illustration artistique montrant comment une réduction du taux de chauffage lors de la préparation de la cathode élimine les fissures.
Crédit: Argonne National Laboratory.

Pour comprendre la cause de ces fissures, les scientifiques se sont penchés sur la structure même des particules de cathode, qui présentent un noyau riche en nickel et une enveloppe en cobalt et manganèse. Cette configuration particulière permet une grande capacité de stockage, mais le déséquilibre entre les matériaux entraîne des contraintes internes, générant des fissures lors des cycles de charge-décharge.


En modifiant le taux de chauffage au cours de la préparation des particules, l'équipe a constaté qu'un taux plus lent permettait de réduire ces contraintes. Le processus de synthèse, réalisé sous des conditions très précises de température, a permis de stabiliser les particules de cathode.

L'étude menée à Argonne a révélé que lorsque les particules sont chauffées à une vitesse d'un degré par minute, les fissures ne se forment pas. Par contre, un taux de chauffage plus rapide de cinq degrés par minute entraîne la formation de fissures à partir de 250 °C.

Cette découverte est cruciale pour l'avenir des batteries sodium-ion. En effet, ces batteries, moins coûteuses et plus abondantes que les batteries lithium-ion, pourraient jouer un rôle clé dans la transition énergétique, notamment pour le stockage des énergies renouvelables.

Les chercheurs continuent d'améliorer cette technologie, en cherchant à éliminer l'utilisation de nickel dans les cathodes, ce qui permettrait de réduire encore les coûts et d'améliorer la durabilité. Bien que les batteries sodium-ion aient une densité énergétique plus faible que les batteries au lithium, elles s'avèrent prometteuses pour des véhicules électriques adaptés à un usage urbain.

L'espoir est de développer des batteries sodium-ion aussi efficaces que les cathodes lithium-fer-phosphate actuelles, ce qui pourrait rendre la mobilité électrique plus durable.

Qu'est-ce qu'une batterie sodium-ion ?

Une batterie sodium-ion est un type de batterie rechargeable qui utilise des ions de sodium (Na⁺) pour stocker et libérer de l'énergie, contrairement aux batteries lithium-ion qui utilisent des ions de lithium. Les ions de sodium se déplacent entre une anode et une cathode pendant les cycles de charge et de décharge, créant un flux d'électrons qui génère de l'électricité.


Bien que les batteries lithium-ion dominent le marché, le sodium est bien plus abondant et moins coûteux que le lithium. Cela rend les batteries sodium-ion attrayantes, notamment pour les applications nécessitant de grandes quantités de stockage d'énergie, comme les réseaux électriques. Toutefois, ces batteries présentent une densité énergétique plus faible, ce qui signifie qu'elles stockent moins d'énergie par unité de poids ou de volume.
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