Des chercheurs chinois viennent de résoudre le problème qui tue les batteries au sodium métal. Ce sont des dendrites. Excroissances épineuses ressemblant à des aiguilles qui traversent les séparateurs et provoquent des courts-circuits. Des défauts fatals depuis des années. Jusqu’à maintenant.
Un nouveau design, publié dans Nano-Micro Letters le 21 mai, se charge en quatre minutes. Juste quatre. Il conserve également sa capacité pendant des années. Pas de court-circuit. Aucune percée de dendrites.
La percée est un électrolyite en gel résistant et quasi-solide baptisé Sn-FB QSE.
Les batteries au sodium métal (SMB) sont censées être les héritières du lithium-ion. Moins cher. Plus sûr. Matériaux abondants. Mais ils ont la mauvaise habitude de se transformer en projets explosifs d’expo-sciences. Pourquoi? Parce que le sodium est très réactif.
Lorsque les ions traversent une batterie, ils forment une couche appelée SEI. Interphase à électrolyte solide. C’est censé protéger l’anode. Habituellement, cela fonctionne bien. Il a une épaisseur de 10 à 50 pouces, essentiellement microscopique. Avec le sodium, ça craque. Ces fissures invitent les ions sodium à s’accumuler. Ils forment des bosses. Les bosses deviennent des pointes. Des pointes percent la membrane. Zap.
Le Sn-FB QSE corrige ce problème. C’est semi-solide. Fort contre les crevaisons. Cela empêche le sodium de se transformer en stalagmites.
Les résultats des tests ? Difficile d’ignorer.
L’équipe a chargé et déchargé la cellule pendant plus de 6 heures. Six mille heures de vélo constant. Aucune dendrite n’a percé la barrière.
Ils ont poussé le taux de taxation jusqu’à la limite absolue. De zéro à 100 % en quatre minutes. La batterie a conservé 80,1 mAh/g. C’est environ la moitié de ce que vous verriez dans une batterie lithium-ion haut de gamme à cette même vitesse insensée. Mais la vitesse n’est pas la seule mesure.
Ralentissez. Chargez en 20 minutes au lieu de 4. Continuez. Plus de 2,00 cycles. La batterie a conservé 9% de sa capacité initiale. Cela correspond aux limites théoriques de la technologie lithium-ion actuelle. Mais ça coûte moins cher. C’est plus sûr.
Les PME combinent le caractère bon marché et abondant de la technologie sodium-ion avec la haute densité énergétique et la faible empreinte carbone du lithium-ion.
Cette taille compte. Le lithium-ion est lourd. Le cobalt et le lithium sont rares, géopolitiquement sensibles et chers. Ils prennent également feu facilement. Le sodium est partout. La saleté en contient littéralement plus que l’or.
Les PME utilisent une anode en sodium métallique. Contrairement aux batteries sodium-ion standard, qui utilisent du graphite, l’anode métallique est plus légère. Beaucoup plus léger. Les ions sont également volumineux. Ils ne peuvent pas se précipiter vers une brèche assez rapidement pour déclencher une réaction d’emballement thermique. Si la batterie est perforée, elle cesse de fonctionner. Il ne s’enflamme pas.
Les véhicules électriques le réclament.
Le roi actuel de la vitesse est le BYD Denza. Il passe de 10 % à 70 % en cinq minutes. Cinq. Mais cela nécessite des chargeurs spécialisés de 1 MW qui n’existent pas dans votre quartier. Tesla modèle 3 ? Quinze minutes sur un chargeur de 250 kW. Quatre-vingt-dix minutes sur un stand standard de 50 kW. La plupart des conducteurs ne peuvent pas attendre quatre-vingt-dix minutes.
Si les PME fonctionnent comme promis, l’autonomie pourrait être inférieure à celle du lithium. Mais le temps de remplissage passe d’une heure à une pause-café.
Des bus de transport en commun ? Ajustement parfait. Des voitures de banlieue ? Bon ajustement. Ils sont installés dans les dépôts et chargent pendant que les conducteurs dorment ou se reposent. Ils n’ont pas besoin de l’étendue considérable d’un road trip à travers le pays. Ils ont besoin de fiabilité et de rapidité.
Mais ne vous attendez pas à un téléphone PME de si tôt.
Les téléphones chauffent. Ils ont froid. Les électrolytes en gel détestent les variations de température. La chimie change. Les performances chutent. Les chercheurs l’admettent. Cela nécessite une réplication. Il a besoin d’être mis à l’échelle. Il doit survivre à la dure réalité de tomber dans la poche d’une veste en hiver.
Le sodium métallique pur est une substance dangereuse. Remplacer les anodes en graphite bien connues dont nous disposons actuellement est un grand pas en avant. Un gros.
Ce sera une longue décennie.
Peut-être que la révolution des batteries ne viendra pas de la création du stockage d’énergie parfait. Peut-être que cela viendra en acceptant un plus petit. A condition de se remplir assez vite.
Quelle est votre limite de patience ? Cinq minutes.
