Adieu au lithium ? Cette batterie à base de sel, résistante au froid, pourrait changer la donne.

Face à l'intensification de la recherche de solutions de stockage d'énergie, des chercheurs états-uniens ont mis au point une technologie de batterie innovante susceptible d'aboutir à des systèmes plus sûrs, plus performants et surtout fiables dans des conditions froides.

Actuellement, le marché du stockage d'énergie est principalement contrôlé par les batteries lithium-ion. Leur réussite est attribuée à leur haute densité énergétique, leur coût réduit et une industrialisation à grande échelle déjà établie. Cependant, ces technologies nécessitent des substances essentielles comme le lithium, le nickel et le cobalt, dont l'extraction peut être onéreuse et poser parfois des problèmes d'ordre environnemental et géopolitique.
 
Pour cette raison, de plus en plus de chercheurs se dirigent vers les batteries au sodium (sel), une ressource largement répandue, accessible partout sur la planète et beaucoup moins coûteuse à fabriquer.

Des batteries solides pour des systèmes à moindre coût, plus sûrs et plus durables.

À l'université de Chicago, des chercheurs américains ont développé non seulement une batterie au sodium, mais une batterie entièrement solide. L'intérêt pour les batteries solides est en hausse, grâce à leur niveau de sécurité supérieur.

À l'inverse des batteries traditionnelles qui font appel à un électrolyte liquide inflammable et potentiellement fuyard, une technologie solide diminue considérablement les dangers de surchauffe, de réaction explosive ou de détérioration en situation de choc ou de surcharge. Ainsi, les chercheurs ont élaboré un nouveau matériau qui convient à tout cela. Ils ont publié leur recherche dans le magazine Joule.

Il est à noter que les chercheurs placent de grands espoirs dans ces accumulateurs solides à base de sodium. Dans un autre travail de recherche, un scientifique décrit clairement le défi : « Le sodium est beaucoup plus répandu et moins coûteux. Si nous réussissons à l'exploiter sous forme solide dans l'électrolyte, la batterie pourrait être moins onéreuse, plus sécurisée et davantage durable », déclare-t-il.

Une conductivité ionique efficace

Dans une batterie traditionnelle, l'électrolyte est le composant liquide ou gélifié à travers lequel les ions se déplacent entre l'anode et la cathode. Dans une batterie à électrolyte solide, le milieu est totalement sous forme solide. Le souci, c'est que les électrolytes solides à base de sodium permettent une circulation très médiocre des ions.

On nomme cette aptitude la conductivité ionique, et elle est cruciale pour le fonctionnement optimal de la batterie. Une conductivité médiocre cause un chargement plus lent, une diminution de l'énergie et une augmentation de la température. En revanche, une conductivité élevée améliore la puissance et les performances globales.

Les chercheurs ont donc tenté de développer un électrolyte solide au sodium avec une conductivité ionique élevée. Le matériau qu'ils ont développé, appelé « hydridoborate de sodium métastable », fournit précisément cette propriété. Grâce à sa structure, les ions sodium peuvent se mouvoir aisément à travers le solide.

D'après l'équipe, sa conductivité pourrait être jusqu'à dix fois plus élevée que celle des meilleurs hydridoborates de sodium précédemment connus. Résultat : la batterie conserve de solides performances en matière d'énergie.

Une batterie performante par temps froid.

D'après les scientifiques, le matériau qu'ils ont élaboré serait en mesure de préserver l'efficacité de la batterie, même lorsque la température descend en dessous de 0 °C. Cette caractéristique étend l'utilité de la technologie, étant donné que les batteries traditionnelles peuvent perdre jusqu'à 50% de leur performance en temps froid.

Ainsi, le système élaboré par les chercheurs américains pourrait s'avérer particulièrement bénéfique dans les centrales localisées dans des zones froides. Cela pourrait aussi être bénéfique dans des domaines cruciaux tels que l'aérospatial, où les matériels sont soumis à des fluctuations thermiques extrêmes.