Alors que le monde évolue vers la production d'énergie propre, le besoin de batteries propres pour le transport augmentera sans aucun doute. Jusqu'à présent, la solution la plus efficace que nous ayons sont les batteries lithium-ion, mais elles présentent de nombreux inconvénients.
Les batteries à ions sodium ont un énorme potentiel comme alternative, mais leur technologie donne beaucoup de maux de tête aux scientifiques. Aujourd'hui, les chercheurs de l'Université de Genève pensent qu'ils ont résolu ces problèmes.
Problèmes de batterie au lithium-ion ont été discutés plus d'une fois. Ils ne sont pas très sûrs car leur électrolyte liquide peut s'enflammer dans divers accidents. De plus, le lithium lui-même se trouve dans une assez petite partie de la Terre. Les scientifiques affirment que cela posera à l'avenir les mêmes problèmes géopolitiques que le pétrole. Enfin, à mesure que la technologie progresse, nous devons toujours rechercher de meilleures solutions.
Le sodium, voisin du lithium dans le tableau périodique des éléments, est un bon candidat pour remplacer ce métal rare et précieux. Nous avons beaucoup de sodium partout. Au moins en théorie, les batteries au sodium ionique pourraient être plus sûres et plus puissantes si un électrolyte solide était utilisé. Cependant, il y a un problème - le sodium est plus lourd que le lithium, ce qui rend difficile son passage à travers l'électrolyte.
En 2013-2014, des scientifiques japonais et américains ont découvert que les hydroborates peuvent être d'excellents électrolytes pour les batteries au sodium, mais seulement après avoir atteint une température de 120 ° C.. Ces températures sont tout simplement inacceptables pour les batteries de tous les jours, mais des chercheurs genevois qui travaillent avec des hydroborates depuis des décennies ont trouvé une solution à ce problème.
Les cristallographes genevois (chimistes des cristaux) ont commencé à améliorer l'électrolyte hydroborate et ont obtenu d'excellents résultats.
«Nous avons pu utiliser l'électrolyte hydroborate dans la plage de températures allant de la température ambiante à 250 C sans aucun problème de sécurité», a déclaré Radovan Cerny, chef de projet.
Les chercheurs ont également salué le fait que les batteries au sodium ionique qu'ils développent seront encore plus puissantes.
Comment les chercheurs ont-ils fait cela? La réponse à cette énigme a été trouvée dans le chaos. Les cristallographes ont confondu la composition habituellement soignée des hydroborates en créant des sphères de bore et d'hydrogène chargé négativement. Les espaces entre eux étaient suffisamment grands pour que les ions sodium chargés positivement se déplacent entre une électrode et l'autre. La formulation mixte, bien qu'inefficace, permet aux ions sodium de se déplacer librement.
Les chercheurs disent développer une batterie idéale basée sur un électrolyte solide à structure imparfaite. Il reste encore beaucoup de travail à faire avant de fabriquer et de tester de telles batteries. Mais les premiers résultats sont vraiment bons.
Les batteries au sodium ionique peuvent remplacer les cellules lithium-ion, ce qui les rend plus sûres, moins chères et plus respectueuses de l'environnement.