Comment des chercheurs ont réussi à libérer le potentiel de charge rapide des batteries sodium-ion ?

Une équipe de scientifiques de l’Institut Helmholtz de Berlin (HZB) vient de mettre au point un processus particulièrement intéressant dans le domaine des batteries. Ils ont réussi à obtenir des cellules sodium-ion efficaces à haut débit grâce à une méthode spécifique de « co-intercalation » d’ions. On vous explique.

La co-intercalation, une méthode prometteuse ?

Depuis des années, la recherche sur les batteries poursuit un double objectif : améliorer les performances tout en réduisant la dépendance aux matières critiques. Aujourd’hui, les accumulateurs au lithium-ion dominent le marché, mais leur coût et leur impact environnemental poussent les scientifiques à explorer d’autres pistes. Les cellules sodium-ion font partie des alternatives crédibles, le sodium étant abondant et peu cher. Pourtant, leur développement se heurte encore à des limites de puissance et de vitesse de charge.

C’est sur ce terrain que les chercheurs de l’Institut Helmholtz de Berlin (HZB) viennent de réaliser une avancée notable. Ils ont exploré un mécanisme considéré comme nuisible à la stabilité des batteries : la « co-intercalation ». Contrairement à l’intercalation classique, où seuls les ions sodium migrent dans les électrodes, ce processus implique le déplacement simultané des ions et de molécules de solvant. Les scientifiques ont toujours considéré que cette approche risquait d’user rapidement les cellules.

Bientôt des batteries plus puissantes et résistantes ?

Les résultats publiés par l’équipe du professeur Philipp Adelhelm remettent en cause cette idée reçue. Leurs travaux montrent que la co-intercalation peut être réversible et rapide. Concrètement, cela permet aux matériaux cathodiques de « maintenir leur capacité » tout en atteignant « une cinétique de réaction exceptionnelle ». Dans certains cas, les performances observées rappellent celles des supercondensateurs connus pour délivrer instantanément de fortes puissances. C’est donc une bonne nouvelle pour le secteur.

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Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont mené pendant trois ans une série d’expériences sur des sulfures de métaux de transition en couches, des candidats prometteurs pour les cathodes. Ils ont combiné analyses de volume, mesures au rayonnement synchrotron et tests électrochimiques. Leurs travaux ont permis de définir des paramètres capables de prédire le comportement de co-intercalation dans de futurs matériaux. Comme on peut s’en douter, l’intérêt d’une telle avancée est considérable.

Si la méthode venait à être intégrée dans des dispositifs commerciaux, elle pourrait donner naissance à des batteries sodium-ion capables de se recharger bien plus vite et de supporter des cycles répétés avec une perte de capacité minime. Il reste encore des étapes à franchir avant une application industrielle. La stabilité à long terme et les coûts de fabrication doivent être évalués. Cette découverte montre qu’il est parfois intéressant de remettre en question nos croyances, même celles des scientifiques.