Une batterie sodium-soufre novatrice pour le stockage des énergies renouvelables

Un groupe de recherche sino-australien a créé une nouvelle batterie sodium-soufre dont la capacité serait quatre fois supérieure à celle des batteries lithium-ion. Beaucoup moins chère à produire, elle serait aussi susceptible de réduire de manière drastique le coût du stockage de l’énergie.

Image : université de Sydney

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D’après pv magazine International

Une équipe de recherche internationale a mis au point une batterie sodium-soufre (Na-S) fonctionnant à température ambiante afin d’apporter une solution haute performance aux systèmes de stockage de l’énergie à grande échelle.

Les batteries sodium-soufre ont longtemps affiché un fort potentiel pour le stockage stationnaire de l’électricité à l’échelle du réseau, grâce à leur faible coût et à la densité énergétique théorique élevée du sodium et du soufre. Toutefois, elles étaient aussi considérées comme une alternative de second rang et la généralisation de leur usage a été limitée par leur capacité énergétique basse et leurs cycles de vie réduits.

Pour surmonter ces points faibles, l’équipe de recherche a mis en place un processus de pyrolyse simple ainsi que des électrodes à base de carbone pour améliorer la réactivité du soufre et la réversibilité des réactions entre le soufre et le sodium.

« Notre batterie au sodium est susceptible de réduire les coûts de manière drastique tout en fournissant une capacité de stockage quatre fois supérieure, a indiqué le chercheur Shenlong Zhao en référence à la compétitivité du dispositif par rapport aux batteries lithium-ion. Des solutions de stockage fabriquées avec des ressources abondantes comme le sodium (lequel peut être obtenu à partir de l’eau de mer) disposent aussi du potentiel pour garantir une meilleure sécurité énergétique à plus grande échelle et permettre à davantage de pays d’amorcer le virage vers la décarbonation. »

Les scientifiques ont construit la batterie avec une cathode intégrée comportant deux sites actifs, réalisée avec des cadres en graphène dopé au soufre soutenant du disulfure de molybdène (2H-MoS2) et du molybdène (Mo1) dispersés atomiquement. Selon eux, la batterie affiche une stabilité cyclique ainsi qu’une performance « sans précédent », avec une capacité initiale élevée et un taux de détérioration de la capacité faible, de seulement 0,05 % par cycle sur 1 000 cycles à température ambiante. Elle présentait une capacité initiale de 1,017 mAh g−1 et conservait une capacité élevée de 505 mAh g−1 au bout de 1 000 cycles avec 0,1 A g−1.

Les universitaires ont indiqué avoir fabriqué et testé avec succès les batteries en laboratoire dans les locaux du génie chimique de l’Université de Sydney, et prévoient d’améliorer leurs cellules pour les commercialiser.

Leur nouvelle technologie de batterie est décrite dans l’article « Atomically Dispersed Dual-Site Cathode with a Record High Sulfur Mass Loading for High-Performance Room-Temperature Sodium–Sulfur Batteries », récemment paru dans Advanced Materials. Le groupe comprend des scientifiques travaillant à l’Université de Chongqing, l’Académie chinoise des sciences et l’Université des sciences et technologies en Chine ainsi qu’à l’Université d’Adélaïde, l’Université de Wollongong et l’Université de Sydney en Australie.

Traduction assurée par Christelle Taureau. 

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