D’après pv magazine International
Une équipe de chercheurs de l’Institute for Frontier Materials (IFM) à l’Université de Deakin ont eu recours à la modélisation et à des simulations par ordinateur pour travailler à la conception d’un nouveau type d’électrolyte polymère à l’état solide. Les scientifiques ont ainsi montré son application potentielle dans différents types de batteries solides à base de polymères, et en particulier des batteries au sodium et au potassium.
Les batteries rechargeables équipées d’anodes au sodium métal sont considérées comme l’un des systèmes les plus prometteurs pour le stockage à bas coût de grandes quantités d’énergie. Cependant, le recours au sodium métal hautement réactif et la formation de dendrites de sodium pendant le fonctionnement de la batterie ont soulevé des inquiétudes en matière de sûreté, en particulier lorsque des électrolytes liquides, extrêmement inflammables, sont utilisés.
De nouveaux travaux de recherche, publiés dans la revue Nature Materials, émettent l’idée que le recours à des polymères comme agent conducteur, au lieu des solvants liquides inflammables utilisés actuellement dans les batteries lithium-ion, rend le stockage de l’énergie plus écologique, plus sûr et moins cher. Comme l’a indiqué Fangfang Chen, chercheuse principale, l’équipe a opté pour une stratégie « de l’ordinateur au laboratoire » pour la conception des matériaux, en mettant en application des modélisations et des simulations pour trouver les meilleures compositions pour les électrolytes polymères.
« Ces travaux ont été consacrés au développement de nouvelles compositions chimiques pour des électrolytes polymères pouvant être utilisés avec des métaux qui stockent une grande quantité d’énergie et sont plus abondants et moins coûteux que le lithium, tels que le sodium et le potassium, a-t-elle précisé. Ces nouveaux matériaux peuvent contribuer à une technologie plus durable et plus verte pour les batteries du futur, tout en fournissant des appareils de stockage de l’énergie plus sûrs et présentant de meilleures performances. »
D’après la professeure Maria Forsyth, partenaire de recherche de Fangfang Chen, les travaux se sont appuyés sur les connaissances actuelles des systèmes d’électrolyte et proposent une alternative à la technologie dominante au lithium-ion. « La technologie fondée sur le lithium est coûteuse, elle se fait de plus en plus rare tandis que la demande reste élevée. Les avancées apportant d’autres solutions de stockage de l’énergie qui soient à la fois sûres et peu coûteuses revêtent donc une grande importance, explique-t-elle. Nous sommes désormais en mesure de proposer une voie alternative pour fabriquer des batteries à l’état solide à base de polymères. Il s’agit d’un progrès significatif, et ce processus servira de critère de conception pour les développements à venir dans ce domaine de la recherche. »
En juillet, le chercheur Xiaoen Wang a annoncé que l’équipe avait mis au point des électrolytes polymères solides sans solvant, basés sur un copolymère en bloc à base d’oxyde de polyéthylène à terminaison perfluoropolyéther, pour toutes les batteries à sodium métal à l’état solide.
« La plupart des industries qui conçoivent des batteries au sodium utilisent généralement des électrodes à base de carbone et des électrolytes liquides, dont la capacité est faible et qui peuvent prendre feu en cas de surchauffe, a poursuivi Xiaoen Wang. Notre approche est différente, elle utilise le sodium métal hautement réactif comme anode pour augmenter la capacité de la batterie. Elle permet par la même occasion de développer des électrolytes plus sûrs garantissant la sécurité des batteries au sodium. »
L’un des composants clés de l’électrolyte, une classe de polymère contenant de la fluorine, a été mis au point par Cheng Zhang et le professeur Andrew Whittaker de l’Institute for Bioengineering and Nanotechnology de la University of Queensland, en Australie. Utilisé à l’origine pour des applications en biologie, c’est la première fois que ce polymère sert dans des batteries au sodium à l’état solide.
D’après Xiaoen Wang, l’un des inconvénients des batteries au sodium réside dans leur longévité, plus courte que celle des batteries au lithium, et leur densité énergétique plus faible. Toutefois, les chercheurs sont convaincus qu’en les associant aux nouveaux électrolytes polymères, les batteries au sodium pourraient effectuer près de 1 000 cycles, un chiffre qui reste cependant inférieur au nombre de cycles des batteries lithium-ion actuelles.
L’équipe de recherche a déclaré que les essais à petite échelle des batteries avaient été un succès, les tests à plus grande échelle et les prototypes devant suivre prochainement. Selon Xiaoen Wang, des travaux de recherche approfondis pourraient laisser entrevoir à terme des applications dans le stockage stationnaire de l’énergie, par exemple pour le solaire ou même les véhicules électriques.
Traduction assurée par Christelle Taureau.
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si c’est 1000 cycles la réalité on est loin du compte !!!
Bonjour,
merci pour votre remarque très juste, le texte a été corrigé dans ce sens.
Cordialement,
Gwénaëlle Deboutte