Les scientifiques ont utilisé des algues brunes comme point de départ pour un matériau de batterie avancé.
Les batteries utilisant le sodium comme matériau d’électrode sont très prometteuses à certains égards lorsqu’il s’agit de solutions de stockage d’énergie de nouvelle génération, et de nouvelles recherches les rapprochent désormais d’une utilisation courante. Des scientifiques britanniques ont mis au point un nouveau matériau séparateur à partir d’algues marines qui renforce la durabilité de ce type de batterie tout en augmentant sa capacité.
Le sodium-ion est une chimie qui retient l’attention dans les cercles de recherche sur les batteries, car elle offre une alternative plus durable à celles basées sur le lithium, qui a fait ses preuves et dont l’extraction est relativement rare et coûteuse. En revanche, le sodium est abondant et offre une capacité théorique élevée, et la recherche commence à suggérer qu’il pourrait jouer un rôle utile et peu coûteux dans nos futurs besoins de stockage d’énergie.
Toutefois, les scientifiques continuent de rencontrer un problème avec les batteries à base de sodium : la croissance incontrôlée de formations en forme de tentacules appelées dendrites. Ces dendrites prennent forme au cours du cycle de la batterie, percent la membrane séparatrice qui se trouve entre les deux électrodes et provoquent un court-circuit.
Des chercheurs de l’université de Bristol ont proposé une nouvelle solution à ce problème. En collaboration avec des scientifiques de l’Imperial College et de l’University College London, l’équipe a pris des matériaux cellulosiques dérivés d’algues brunes et les a utilisés pour former un nouveau matériau séparateur à base de fibres pour les batteries au sodium. Ces fibres empêchent la formation de dendrites, mais il se trouve aussi qu’elles améliorent les performances de la batterie.
« Le but d’un séparateur est de séparer les parties fonctionnelles d’une batterie (les extrémités plus et moins) et de permettre le libre transport de la charge », a déclaré Jing Wang, premier auteur de la recherche. « Nous avons montré que les matériaux à base d’algues peuvent rendre le séparateur très solide et empêcher qu’il soit percé par des structures métalliques à base de sodium. Cela permet également d’obtenir une plus grande capacité de stockage et une plus grande efficacité, ce qui augmente la durée de vie des batteries – ce qui est essentiel pour alimenter des appareils tels que les téléphones portables pendant beaucoup plus longtemps. »
Lors de ses essais, l’équipe a constaté que la conception de la batterie pouvait conserver une stabilité à long terme « sans précédent », en maintenant une densité énergétique élevée sur 1 000 cycles. Selon l’équipe, l’approche pourrait également être appliquée à d’autres types de batteries afin de les rendre plus efficaces, et elle se penche désormais sur la production à grande échelle de ces matériaux.
« J’ai été ravi de constater que ces nanomatériaux sont capables de renforcer les matériaux séparateurs et d’améliorer notre capacité à évoluer vers des batteries à base de sodium », a déclaré le Dr Amaka Onyianta. « Cela signifie que nous n’aurions pas à compter sur des matériaux rares comme le lithium, qui est souvent exploité de manière non éthique et qui utilise beaucoup de ressources naturelles, comme l’eau, pour l’extraire. »
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202206367
