Les batteries sodium-ion de Natron sortent du laboratoire et entrent en production aux États-Unis

Ces batteries sans lithium sont entièrement fabriquées à partir de matériaux de base disponibles en abondance

Des chercheurs ont mis au point une nouvelle batterie à base de sel marin qui aurait une capacité 4 fois supérieure à celle du lithium
elle aurait également moins d'impact sur l'environnement

Un groupe de chercheurs de l'université de Sydney, en Australie, affirme avoir mis au point une batterie au sodium-soufre dont la capacité est nettement supérieure à celle des cellules lithium-ion. Cette batterie serait également beaucoup moins coûteuse à fabriquer. L'équipe explique en effet que le sodium-soufre est un type de sel fondu qui peut être traité à partir de l'eau de mer et coûte beaucoup moins cher à produire que le lithium-ion. Ainsi, les chercheurs considèrent qu'à l'avenir, leur nouvelle trouvaille pourrait permettre de réduire considérablement les coûts de stockage de l'énergie.

Pour atteindre l'objectif universel de zéro émission nette d'ici 2050, le monde s'intéresse de près aux progrès de la technologie des batteries (accumulateur). La baisse des coûts, l'augmentation des capacités et l'utilisation optimale des ressources naturelles rares devraient jouer un rôle majeur dans la réalisation de cette mission. Bien que les batteries sodium-soufre (Na-S) existent depuis plus d'un demi-siècle, elles constituent une alternative de qualité inférieure et leur utilisation généralisée a été limitée par une faible capacité énergétique et des cycles de vie courts. Un groupe de chercheurs de l'université de Sydney a tenté à nouveau de relever le défi.

Grâce à un simple processus de pyrolyse et à des électrodes à base de carbone pour améliorer la réactivité du soufre et la réversibilité des réactions entre le soufre et le sodium, la batterie des chercheurs s'est débarrassée de sa réputation de lenteur en affichant une capacité très élevée et une durée de vie très longue à température ambiante. Selon les chercheurs, la batterie Na-S est également une alternative plus dense en énergie et moins toxique que les batteries lithium-ion, qui, bien qu'elles soient largement utilisées dans le monde, notamment dans les appareils électroniques et pour le stockage de l'énergie, sont coûteuses à fabriquer et à recycler.


L'équipe de chercheurs est dirigée par le Dr Shenlong Zhao de l'école d'ingénierie chimique et biomoléculaire de l'université de Sydney. Elle a utilisé un mélange de sels fondus des matériaux constitutifs traité à partir d'eau de mer, ce qui réduit considérablement le coût. La nouvelle batterie sodium-soufre du groupe aurait une capacité quatre fois supérieure à celle des batteries lithium-ion. Selon les analystes, après une série de révisions à la baisse du prix moyen des batteries lithium-ion au cours de la décennie, la hausse du coût des matières premières et l'inflation ont entraîné une augmentation de sept pour cent en 2022 pour atteindre 151 $/kWh.

« Notre batterie sodium-soufre a le potentiel de réduire considérablement les coûts tout en offrant une capacité de stockage quatre fois plus importante. Il s'agit d'une percée significative pour le développement des énergies renouvelables qui, bien que réduisant les coûts à long terme, ont connu plusieurs barrières financières à l'entrée », a déclaré le Dr Zhao. L'équipe a gardé à l'esprit les différents scénarios d'utilisation lors du développement, la priorité étant de fournir une alternative viable pour "les grands systèmes de stockage d'énergie renouvelable, tels que les réseaux électriques, tout en réduisant considérablement les coûts opérationnels".

Les chercheurs affirment qu'une telle technologie a "le potentiel de garantir une plus grande sécurité énergétique à plus grande échelle et de permettre à davantage de pays de rejoindre le virage vers la décarbonisation". De même, les chercheurs affirment que la nouvelle technologie permettra de faire avancer la mission de l'énergie propre à faible coût. Ils ont fabriqué et testé la technologie avec des batteries à l'échelle du laboratoire dans les installations de génie chimique de l'université de Sydney. La prochaine étape consiste à mettre à l'échelle la technologie utilisée dans les piles à poche de niveau Ah pour la commercialiser à grande échelle.

« Lorsque le soleil ne brille pas et que la brise ne souffle pas, nous avons besoin de solutions de stockage de haute qualité qui ne coûtent pas un clou et qui sont facilement accessibles au niveau local ou régional. Nous espérons qu'en proposant une technologie qui réduit les coûts, nous pourrons atteindre plus rapidement l'horizon des énergies propres. Il va sans dire que plus vite nous décarboniserons, plus nous aurons de chances de maîtriser le réchauffement », a déclaré le Dr Zhao. Il ajoute que les solutions de stockage fabriquées à partir de ressources abondantes comme le sodium ont le potentiel de garantir une plus grande sécurité énergétique.

Alors, pourquoi est-il important de concentrer les recherches sur les solutions de stockage de l'énergie ? Actuellement, le monde vit une révolution énergétique, et il est probable qu'elle sera électrique. L'énergie électrique nécessite généralement des systèmes de stockage afin de pouvoir être utilisée ultérieurement. À l'heure actuelle, le lithium-ion joue un rôle clé dans les technologies des batteries en raison de sa sécurité, de son efficacité fiable et de sa densité énergétique relativement élevée. Cependant, avec l'utilisation généralisée de divers produits électroniques, par exemple les véhicules électriques, le prix des ressources en lithium augmente.

Par ailleurs, les nouvelles applications émergentes, notamment les réseaux à grande échelle et les véhicules électriques, nécessitent généralement des technologies de batterie à faible coût et à densité énergétique plus élevée. Par conséquent, l'industrie recherche des systèmes de batterie à faible coût et à haute densité énergétique. Il faut toutefois rappeler que d'autres entreprises travaillent à améliorer les batteries lithium-ion. Sila Nanotechnologies, basée en Californie, aux États-Unis, vise à améliorer les batteries lithium-ion de près de 50 %. L'entreprise estime que sa technologie, Sila nano, peut contenir environ 24 fois plus de lithium sans gonfler.

Sila Nanotechnologies travaille avec BMW et Daimler sur des batteries pour les véhicules électriques, ainsi que sur des batteries pour les produits électroniques grand public. En septembre de l'année dernière, le fabricant de bracelets Whoop a dévoilé une nouvelle version de son traqueur d'activité alimenté par des batteries intégrant la technologie Sila Nano, dont l'autonomie était censée être égale à celle du traqueur précédent (5 jours), mais avec une pile beaucoup plus petite. En outre, Enovix, une société basée à Fremont en Californie qui cherche à améliorer les batteries lithium-ion, travaille également sur une solution à base de silicium.

Mais elle adopte une approche légèrement différente. Elle fabrique ce qu'elle appelle une architecture de batterie au silicium "3D". L'approche consiste à empiler les électrodes plutôt que de les enrouler dans la cellule de la batterie - une approche de la conception de la batterie qui emprunte aux méthodes de fabrication des puces. Selon la société, cela permet d'utiliser plus efficacement l'espace dans les batteries. Selon des critiques, l'approche d'Enovix est prometteuse. Toutefois, Harrold Rust, cofondateur et PDG d'Enovix, signale au moins quatre obstacles à l'adoption généralisée des batteries à anodes de silicium, qui sont inhérents à ces dernières.

L'un d'entre eux est le gonflement qui se produit avec le silicium ; un autre, sa fabrication. Gene Berdichevsky, le fondateur de Sila Nanotechnologies, a également déclaré au début de l'année que la fabrication de nanoparticules de silicium est difficile à mettre à l'échelle. Un autre problème est l'efficacité énergétique, qui varie d'un matériau à l'autre dans les batteries lithium-ion. Cela dit, Rust est optimiste.

Source : Rapport de l'étude

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