Les batteries sodium-ion pourraient être la réponse à l’avenir du stockage d’énergie durable et pourraient être utilisées pour produire de l’eau potable à partir de l’eau de mer. Des scientifiques de l'Université de Surrey ont découvert un moyen simple d'améliorer leurs performances : en laissant l'eau à l'intérieur d'un composant clé plutôt qu'en la retirant.
Contrairement à la technologie lithium-ion, qui domine actuellement le marché du stockage d’énergie et repose sur des matériaux coûteux et nocifs pour l’environnement, le sodium est bien plus abondant et largement disponible. Cependant, développer des batteries sodium-ion capables de rivaliser en termes de performances reste un défi.
Dans une étude publiée dans le Journal de chimie des matériaux Ales chercheurs détaillent comment un matériau existant à base de sodium, l'oxyde de sodium et de vanadium, peut fonctionner nettement mieux lorsque l'eau qu'il contient naturellement n'est pas éliminée.
Le matériau, connu sous le nom de vanadate de sodium hydraté nanostructuré (NVOH), a montré une amélioration majeure de ses performances, stockant beaucoup plus de charge, se chargeant beaucoup plus rapidement et restant stable pendant plus de 400 cycles de charge.
Lors des tests, la version « humide » du matériau pouvait contenir presque deux fois plus de charge que les matériaux sodium-ion typiques, ce qui la plaçait parmi les cathodes les plus performantes signalées à ce jour.
Le Dr Daniel Commandeur, chercheur à l'école de chimie et de génie chimique de l'Université de Surrey et auteur principal de l'article, a déclaré : « Nos résultats étaient complètement inattendus. L'oxyde de vanadium de sodium existe depuis des années et les gens le traitent généralement par la chaleur pour éliminer l'eau, car on pense qu'il pose des problèmes.
« Nous avons décidé de remettre en question cette hypothèse, et le résultat a été bien meilleur que prévu. Le matériau a montré des performances et une stabilité beaucoup plus élevées que prévu et pourrait même créer de nouvelles possibilités passionnantes quant à la façon dont ces batteries seront utilisées à l'avenir. »
L’équipe de recherche a également testé le comportement du matériau dans l’eau salée, l’un des environnements les plus difficiles possibles. Les résultats ont montré que non seulement il continuait à fonctionner efficacement, mais qu'il éliminait également le sodium de la solution tandis qu'une électrode en graphite extrayait le chlorure, un processus connu sous le nom de dessalement électrochimique.
Le Dr Commandeur a ajouté : « Être capable d'utiliser le vanadate de sodium hydraté dans l'eau salée est une découverte vraiment passionnante, car elle montre que les batteries sodium-ion pourraient faire plus que simplement stocker de l'énergie : elles pourraient également aider à éliminer le sel de l'eau. À long terme, cela signifie que nous pourrions être en mesure de concevoir des systèmes qui utilisent l'eau de mer comme électrolyte totalement sûr, gratuit et abondant, tout en produisant également de l'eau douce dans le cadre du processus.
Cette avancée pourrait accélérer le développement des batteries sodium-ion en tant qu’alternative viable à la technologie actuelle basée sur le lithium. L’utilisation de matériaux abondants et peu coûteux rend ces batteries plus sûres et plus durables, avec des applications potentielles allant du stockage d’énergie renouvelable sur le réseau à l’alimentation de véhicules électriques. L'approche de l'équipe de Surrey simplifie également la fabrication des batteries au sodium haute performance, contribuant ainsi à rapprocher le stockage d'énergie à grande échelle et commercialement viable.
