Le marché des batteries se développe à un rythme effréné. Avec lui, la demande de terres et de métaux rares (du moins jusqu'à ce que le recyclage atteigne son plein potentiel). C'est pourquoi l'université Humboldt de Berlin a lancé un projet visant à développer des batteries à ions de sodium qui puissent s'imposer comme une alternative viable aux accumulateurs classiques à ions de lithium.
Plus précisément, les chercheurs allemands ont commencé à évaluer les caractéristiques et les performances des cellules sodium-ion avec de nouvelles solutions tant pour l'électrolyte que pour la composition chimique des électrodes. L'objectif est de définir un produit qui puisse répondre aux besoins d'une voiture électrique en réduisant la quantité de matériaux précieux à l'intérieur.
Le secret de la double intercalation
Le professeur Philipp Adelhem, chef du groupe de recherche, a expliqué leur approche différente : "Les batteries au lithium sont basées sur l'accumulation d'ions lithium dans l'anode et la cathode ; nous cherchons des solutions différentes. Nous avons choisi les ions sodium car on les trouve également dans le sel de table, qui est beaucoup moins cher et plus facile à trouver. Nous travaillons sur le stockage des ions sodium dans une coquille de solvate, c'est-à-dire le solvant de la solution électrolytique séparant les deux électrodes. Cela permet des réactions de stockage totalement nouvelles."
La méthode utilisée par l'équipe de recherche, qui travaille sur le projet depuis 2020, est appelée intercalation et consiste à accumuler des ions sodium dans un réseau cristallin. Ce qui est nouveau, c'est que ce processus, jusqu'à présent limité à l'électrode négative, a été étendu à l'électrode positive.
Guillermo Ferrero, premier auteur de la publication, a déclaré : "Avec le disulfure de titane et le graphite, nous avons combiné pour la première fois deux matériaux qui absorbent et libèrent le même solvant pendant la charge et la décharge de la batterie. Cela permettra d'avoir une batterie avec deux électrodes qui reposent toutes deux sur la co-intercalation réversible des molécules de solvant".
Plus de technologies électriques ?
Les avantages sont multiples. En effet, Katherine Mazzio, qui a participé à l'étude, a expliqué comment cette co-intercalation peut améliorer de manière significative l'efficacité de la batterie, qui présente de meilleures performances et également une plus grande plage de fonctionnement en ce qui concerne les températures.
Europe VS Asie
La batterie sodium-ion innovante mise au point par les scientifiques de Humboldt n'en est encore qu'à ses débuts, mais elle semble donner à l'Europe la possibilité de jouer un rôle majeur dans la conception et la production de ce type particulier de batterie, sur lequel travaillent également des entreprises asiatiques telles que CATL.
Le projet est financé par le Conseil européen de la recherche dans le cadre du programme Horizon 2020 de l'Union européenne.