Le processus de création de nouvelles compositions chimiques de batterie qui fonctionnent mieux que les types existants est lent et ardu. Non seulement il connaît plus d’échecs que de succès, mais il est rare qu’un type autrefois efficace soit complètement abandonné. C’est pourquoi nous utilisons aujourd’hui du plomb-acide, du NiMH, des alcalins, du lithium, du zinc-air, du lithium-ion et bien d’autres. d’autres types de batteries les uns à côté des autres. Pour l’un des types émergents sous forme de batteries à base de sodium (Na), les mêmes difficultés sont vraies car il tente de trouver le bon équilibre entre les propriétés de l’anode, de la cathode et de l’électrolyte. Une solution pragmatique implique ici du bleu de Prusse pour la cathode et du carbone dur pour l’anode, comme c’est le cas avec la nouvelle batterie sodium-ion (SIB) annoncée par le suédois Northvolt, qui sera échantillonnée l’année prochaine.
L’histoire des SIB remonte à plus d’une décennie, avec un récent article de synthèse rédigé par Poonam Yadav et ses collègues dans Science ouverte des matériaux à Oxford fournissant un bon aperçu des nombreux types d’anodes, de cathodes et d’électrolytes qui ont été essayés et des résultats. L’un des problèmes qui empêche un SIB d’utiliser directement les anodes à base de carbone utilisées avec les batteries lithium-ion (LIB) actuelles est son rayon ionique beaucoup plus grand qui empêche l’intercalation sans altérer le matériau carboné pour accepter les ions Na+.
C’est essentiellement là qu’intervient l’anode en carbone dur (HC) utilisée par un certain nombre d’entreprises productrices de SIB, qui a une structure beaucoup plus lâche qui accepte ces ions et peut donc être utilisée avec les SIB. Les défis restants concernent donc l’électrolyte – où une forme organique est la plus efficace – et le matériau de la cathode contenant du sodium.
Bien que des formes d’oxyde et même du fluorophosphate de vanadium de sodium (NVPF) soient également utilisées, les analogues du bleu de Prusse (PBA) sont attrayants car ils sont très peu coûteux et efficaces comme matériau cathodique une fois traités. Un moyen efficace de transformer le PB en blanc de Prusse entièrement sodié et réduit a été démontré il y a quelques années, suivi d’études successives étayant cette évaluation.
Bien que les SIB voient actuellement une utilisation commerciale limitée, des signes indiquent que s’ils peuvent être commercialisés pour le marché de consommation, ils auraient une capacité similaire à celle des LIB actuels, bien qu’ils pourraient être moins chers, plus durables et plus faciles à recycler.
