15/01/2018 - Nouveaux matériaux pour la prochaine génération de batteries

Menéame

Une chercheuse de Département de chimie inorganiques de la UPV/EHU Paula Sánchez Fontecoba a étudié de nouveaux matériaux anodiques pour les batteries de sodium ion et a synthétisé un nouveau polymère qui pourrait se comporter autant que Additif ainsi que de liants.

L'augmentation constante de la consommation d'énergie, principalement à partir de combustibles fossiles, cause de graves problèmes environnementaux. L'autre solution pourrait être l'utilisation de sources d'énergie renouvelables, mais l'intermittence des sources d'énergie renouvelables rend l'utilisation de plus en plus difficile, ce qui rend de plus en plus nécessaire l'utilisation de dispositifs de stockage électrique. Les systèmes de stockage électrochimique en général, et les batteries en particulier, sont présentés comme la meilleure solution à cet inconvénient. "Depuis sa commercialisation, les batteries au lithium ion (Li-ion) ont été la technologie dominante sur le marché. Cependant, les batteries de sodium ion (Na-ion) sont devenues une alternative à la technologie Li-ion pour les applications fixes où le poids du dispositif n'est pas très important en raison du coût moindre du sodium par rapport au lithium, de sa plus grande abondance et de sa distribution plus homogène," affirme Paula Sanchez, auteure de l'étude.

Bien que le sodium présente des propriétés chimiques similaires à celles du lithium, la technologie Li-ion n'est pas directement transférable. Il est donc nécessaire de rechercher de nouveaux matériaux compatibles pour les batteries de sodium. La recherche de l'UPV/EHU s'est concentrée sur les matériaux anodiques pour ce type de batteries.

Un nouveau matériel deux en un

D'une part, dans ce travail, les matériaux hard carbones dérivés de la lignine, un biodistille non comestible présent dans les plantes, ont été développés. Pour la synthèse de ces matériaux, la lignine a été isolée à partir de la liqueur noire, un déchet de l'industrie papetière. L'optimisation de la synthèse a été orientée vers l'amélioration des propriétés électrochimiques des charbons par l'amélioration de leur pureté. Plusieurs techniques de caractérisation ont été utilisées à cette fin afin de relier les propriétés physico-chimiques des matériaux de charbon et leurs propriétés électrochimiques. Et c'est que, selon Sanchez, étant donné le faible coût de son précurseur, sa facilité de synthèse, sa non-toxicité et sa capacité relativement élevée de stockage de l'électricité, "les charbons d'hardhard se sont profilés comme des matériaux anodiques prometteurs pour les batteries de sodium ion."

Des matériaux polymériques anodiques à faible coût ont également été mis au point, qui sont facilement synthétisés et sûrs. En outre, ils possèdent le grand avantage qui peut être utilisé comme un liants. "Lorsqu'une batterie est produite à l'échelle industrielle, l'électrode doit avoir de bonnes propriétés mécaniques. Pour ce faire, on lui ajoute normalement un liants nécessaire, mais à son tour il contribue au poids de la batterie et cela rend la densité énergétique de la batterie plus basse," explique Sanchez. C'est pourquoi on s'efforce à tout moment de réduire au maximum ce contenu. Dans ce travail, "nous avons réussi à développer un matériau nouveau, un polymère liants, qui, bien qu'il génère un certain poids dans la batterie, est également capable d'insérer les ions de sodium, c'est-à-dire qu'il fonctionne aussi comme hydrogène, de sorte que l'excès de poids est partiellement palé par la capacité supplémentaire fournie par le nouveau polymère ," ajoute Paula Sanchez.

Compte tenu des résultats obtenus, la chercheuse ajoute que "une grande partie de la communauté scientifique est désormais consacrée à l'étude des batteries à ion sodium qui pourront rivaliser dans un court laps de temps avec celles déjà commercialisées au lithium ion pour des applications fixes."

Renseignements complémentaires

Cette recherche a été menée dans le cadre de la thèse de doctorat de Paula Sánchezfontecoba (Barakaldo, 1987), intitulée Advanced anode materials for sodium ion batterieries et dirigée par Dr. Théophile rouge, directeur scientifique de CIC Energigune et professeur au Département de chimie inorganiques de l'UPV/EHU, et Dr. Elizabeth Castillo, chercheur postdoctoral à l'Université de Cambridge.

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UPV/EHU

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