Avancées significatives dans la recherche technologique sur l’ingénierie des batteries sodium-ion

La batterie sodium-ion représente une nouvelle forme de technologie de stockage d’énergie, succédant à la batterie lithium-ion. Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries sodium-ion exploitent les abondantes ressources en sodium présentes sur Terre, en particulier dans le sel extrait de l'eau de mer, et utilisent des électrolytes solubles dans l'eau. Cette conception offre l’avantage d’exploiter de riches sources de matières premières et d’éliminer le besoin d’environnements de fabrication ultra-propres. En conséquence, la prochaine génération de batteries de stockage d’énergie devrait être produite à moindre coût.

En raison du rayon ionique plus grand des ions sodium, les batteries sodium-ion sont souvent confrontées à des défis tels qu'une faible capacité et des performances de cycle inadéquates. À l’échelle internationale, de nombreux chercheurs ont mené des recherches fondamentales approfondies sur les matériaux des électrodes sodium-ion, aboutissant à des progrès notables. Soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (21336003 et 21073120) et le programme national 973 (2014CB239700), le groupe de recherche du professeur Ma Zifeng de l'université Jiao Tong de Shanghai a appliqué l'oxyde de graphène pour améliorer le Na2/3[Ni1/3Mn2/3] à des fins industrielles. applications. Ils ont modifié l’électrode O2, produisant une électrode flexible sans liant et présentant des caractéristiques de conductivité élevées. Remarquablement, cette électrode présentait une capacité et des performances de cycle louables sous des cycles de charge et de décharge allant de 0,1 °C à 10 °C (J. Maître. Chem... A, 2 (2014) 6723-6727).

Dans le cadre d'une avancée récente, l'équipe de recherche a utilisé un matériau bleu de Prusse économique (NaMFe(CN)6) et optimisé sa structure moléculaire interne pour développer un matériau cathodique de batterie sodium-ion de haute capacité et à longue durée de vie avec une capacité spécifique jusqu'à 118,2 mAh/g (à 10 mA/g). Cette capacité était comparable au matériau Na2MnFe(CN)6. Après 800 cycles de charge et de décharge à une densité de courant de 100 mA/g, le matériau a démontré un taux de rétention de capacité impressionnant de 83,8 %, dépassant largement le matériau Na2MnFe(CN)6.

L’équipe de recherche a notamment franchi une étape révolutionnaire en combinant ce matériau avec une électrode négative en carbone dur pour créer un prototype de batterie sodium-ion pour le stockage d’énergie. Avec une densité énergétique atteignant 81,72 Wh/kg, soit le double de celle d’une batterie plomb-acide, elle pose une base technique solide pour l’industrialisation des batteries sodium-ion de stockage d’énergie.