La première batterie solide au sodium sans anode au monde

• Le laboratoire de stockage et de conversion de l’énergie de la professeure Shirley Meng à UChicago crée la première batterie solide au sodium sans anode au monde — une avancée majeure vers des batteries bon marché, propres et à recharge rapide

  • Une nouvelle forme de batterie a été développée dans le laboratoire de la professeure Y. Shirley Meng
  • Des batteries bon marché, à recharge rapide et de grande capacité se rapprochent pour les véhicules électriques et le stockage sur réseau

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• La première batterie solide au sodium sans anode au monde

  • Le laboratoire de la professeure Shirley Meng, à UChicago Pritzker Molecular Engineering, a développé la première batterie solide au sodium sans anode au monde
  • Cette recherche est le fruit d’une collaboration entre la Pritzker School of Molecular Engineering de l’UChicago et le Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering de l’University of California San Diego
  • Des batteries bon marché, à recharge rapide et de grande capacité se rapprochent pour les véhicules électriques et le stockage sur réseau

• Points clés de l’article scientifique

  • L’article, dont le premier auteur est le doctorant de l’UC San Diego Grayson Deysher, a été publié dans Nature Energy
  • La nouvelle architecture de batterie au sodium a montré un cyclage stable sur plusieurs centaines de cycles
  • En supprimant l’anode et en utilisant du sodium, abondant et moins coûteux, à la place du lithium, il devient possible de produire des batteries moins chères et plus respectueuses de l’environnement
  • Grâce à une conception solide innovante, la batterie gagne en sécurité et en puissance

• Durabilité et sodium

  • Le lithium est présent à environ 20 ppm dans la croûte terrestre, tandis que le sodium l’est à 20 000 ppm
  • Avec la hausse de la demande en batteries lithium-ion, les prix se sont envolés, éloignant encore les batteries nécessaires
  • L’extraction du lithium est nuisible à l’environnement
  • Le sodium est facile à obtenir à partir de l’eau de mer et du carbonate de sodium, ce qui en fait une option plus respectueuse de l’environnement

• Une architecture innovante

  • L’équipe a dû inventer une nouvelle architecture pour créer une batterie au sodium avec une densité énergétique comparable à celle des batteries au lithium
  • Les batteries traditionnelles possèdent une anode qui stocke les ions pendant la charge
  • Les batteries sans anode suppriment l’anode et stockent directement les ions dans le collecteur de courant
  • Cette approche permet une tension de cellule élevée, un faible coût par cellule et une forte densité énergétique, mais elle pose aussi ses propres défis

• Un solide qui s’écoule

  • L’équipe a adopté une approche innovante utilisant un électrolyte qui entoure le collecteur de courant
  • Le collecteur de courant a été fabriqué à partir de poudre d’aluminium, créant un solide capable de s’écouler comme un liquide
  • Lors de l’assemblage de la batterie, la poudre est compactée sous haute pression afin de conserver un contact de type liquide avec l’électrolyte

• Perspectives d’avenir

  • Les batteries solides au sodium étaient considérées comme une technologie d’un futur lointain, mais cet article montre qu’elles peuvent réellement bien fonctionner
  • La professeure Meng espère qu’un large éventail d’options de batteries propres et bon marché pourra stocker les énergies renouvelables et se déployer à l’échelle des besoins de la société
  • La professeure Meng et Deysher ont déposé une demande de brevet via l’Office of Innovation and Commercialization de l’UC San Diego

Le récapitulatif de GN⁺

• Cet article traite du développement de la première batterie solide au sodium sans anode au monde
• Les batteries au sodium sont moins chères et plus respectueuses de l’environnement que les batteries au lithium, et constituent une alternative prometteuse pour les véhicules électriques et le stockage sur réseau
• Cette technologie devient possible grâce à une approche innovante qui améliore la densité énergétique et la sécurité des batteries
• Elle fournit des informations intéressantes et utiles aux chercheurs et ingénieurs du domaine concerné
• Parmi les produits aux fonctionnalités similaires figurent les batteries lithium-ion existantes et les technologies de batteries de nouvelle génération

[GN⁺]

Commentaires sur Hacker News

• Le prix du lithium a chuté de 80 % au cours des deux dernières années

  • La rareté du lithium mentionnée dans l’article ne correspond pas à la situation actuelle
  • La baisse du prix du lithium pourrait avoir un impact positif sur la transition énergétique propre

• Je ne connais pas très bien l’électricité, mais il faut une anode pour que les électrons circulent

  • D’après Wikipedia, une anode métallique se forme lors de la première charge

• Mention de Na4MnCr(PO4)3

  • Le chrome est 5 fois plus abondant dans la croûte terrestre que le lithium
  • Les batteries sodium-ion classiques ont l’avantage de ne pas utiliser d’éléments rares
  • Il faudrait comparer la chimie à l’état solide avec la chimie classique

• Lien vers la prépublication de l’article scientifique

  • Aucune information sur la densité énergétique, le volume ou les cycles de recharge

• Discussion sur l’impact environnemental de l’extraction du lithium

  • La méthode consistant à pomper l’eau vers la surface pour la faire évaporer a un impact environnemental limité
  • Il faudrait la comparer à l’extraction du sodium

• Dans les batteries, ce qui compte, c’est l’échelle et le coût total

  • Même si les matériaux sont moins chers, il faut proposer un produit meilleur que l’existant
  • Il est important de savoir si l’on peut utiliser les usines et technologies de fabrication existantes
  • Les batteries à l’état solide seront probablement d’abord adoptées dans les avions électriques et les supercars

• L’abondance et la stabilité du sodium offrent un fort potentiel pour le stockage d’électricité

  • J’aimerais remplacer la batterie de ma maison par une batterie au sodium

• J’attends le premier commentaire qui expliquera ce que cette batterie ne peut pas réellement faire

• On dirait qu’il se passe davantage de choses à la cathode

  • Je me demande pourquoi il s’y passe plus de choses que dans l’électrolyte