02.06.2022 - University of Houston

Une étude identifie une alternative à la technologie des batteries au lithium

Les batteries lithium-ion sont actuellement la technologie privilégiée pour alimenter les véhicules électriques, mais elles sont trop coûteuses pour les systèmes de stockage d'énergie à long terme à l'échelle du réseau, et le lithium lui-même devient de plus en plus difficile à obtenir.

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 de l'énergie au niveau du réseau - les prix du carbonate de lithium n'ont jamais été aussi élevés. Les goulets d'étranglement de la chaîne d'approvisionnement liés aux pandémies, le conflit entre la Russie et l'Ukraine et la demande accrue des entreprises contribuent à cette hausse. En outre, de nombreux gouvernements hésitent 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.

Alors que les gouvernements et les industries du monde entier sont impatients de trouver des options de stockage de l'énergie pour alimenter la transition vers une énergie propre, de nouvelles recherches menées à l'université de Houston et publiées dans Nature Communications suggèrent que la technologie des batteries sodium-soufre solides à température ambiante constitue une alternative viable à la technologie des batteries au lithium pour les systèmes de stockage de l'énergie au niveau du réseau.

Yan Yao, professeur titulaire de la chaire Cullen d'ingénierie électrique et informatique, et ses collègues ont mis au point un électrolyte vitreux homogène qui permet le placage et le dépouillement réversibles du sodium à une densité de courant supérieure à ce qui était possible auparavant.

"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 Yao, qui est également chercheur principal du Texas Center for Superconductivity de l'université de Houston (TcSUH). "À ce jour, aucun électrolyte solide à base de sodium n'a été capable de répondre à ces quatre exigences en même temps."

Les chercheurs ont trouvé une nouvelle forme d'électrolyte de verre oxysulfure qui a le potentiel de satisfaire toutes ces exigences en même temps. Un processus de broyage de billes à haute énergie a été utilisé pour créer les 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 l'interface 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.

"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.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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