La batterie au sodium-soufre à faible coût est prometteuse

Des chercheurs de l’Université de Sydney en Australie vantent de nouvelles avancées en laboratoire qui, selon eux, pourraient conduire à de nouvelles batteries sodium-soufre à faible coût avec quatre fois la capacité de stockage d’énergie des batteries lithium-ion. Leurs recherches ont été publiées récemment dans la revue Matériaux avancés avec ce titre accrocheur – Cathode à double site à dispersion atomique avec une charge de masse de soufre élevée record pour les batteries sodium-soufre à température ambiante hautes performances.

Voici le résumé de ce rapport :

Les batteries au sodium-soufre à température ambiante (RT-Na/S) possèdent un potentiel élevé de stockage d’énergie stationnaire à l’échelle du réseau en raison de leur faible coût et de leur haute densité d’énergie. Cependant, les problèmes liés à la faible charge massique en S et à la mauvaise stabilité du cyclage causée par l’effet navette des polysulfures limitent sérieusement leur capacité de fonctionnement et leur capacité de cyclage.

Ici, des cadres de graphène dopés au soufre supportant 2H-MoS2 et Mo1 dispersés atomiquement (S@MoS2-Mo1/SGF) avec une charge de masse de soufre record de 80,9 % en poids sont synthétisés en tant que cathode intégrée à deux sites actifs pour RT-Na/ piles S. De manière impressionnante, le S@MoS2-Mo1/SGF tel que préparé affiche une stabilité cyclique sans précédent avec une capacité initiale élevée de 1017 mAh g−1 à 0,1 A g−1 et un taux d’évanouissement à faible capacité de 0,05 % par cycle sur 1000 cycles.

Résultats expérimentaux et informatiques, y compris la spectroscopie d’absorption des rayons X, sur place La diffraction des rayons X synchrotron et les calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité révèlent que le Mo au niveau atomique dans ce site actif double intégré forme un système d’électrons délocalisé, ce qui pourrait améliorer la réactivité du soufre et la réversibilité de la réaction de S et Na, atténuant considérablement le effet navette.

Les résultats fournissent non seulement une stratégie efficace pour fabriquer des cathodes à double site hautes performances, mais approfondissent également la compréhension de leurs mécanismes d’amélioration au niveau atomique.

Dirigés par le Dr Shenlong Zhao de l’École de génie chimique et biomoléculaire de l’Université de Sydney, les chercheurs ont fabriqué leur batterie expérimentale en utilisant du soufre sodique, un type de sel fondu qui peut être traité à partir de l’eau de mer. Les chercheurs prédisent qu’il en coûtera beaucoup moins cher à produire que les batteries lithium-ion.

Bien que les batteries sodium-soufre existent depuis plus d’un demi-siècle, elles constituent une alternative inférieure et leur utilisation généralisée a été limitée par une faible capacité énergétique et des cycles de vie courts. En utilisant un processus de pyrolyse simple et des électrodes à base de carbone pour améliorer la réactivité du soufre et la réversibilité des réactions entre le soufre et le sodium, les chercheurs affirment que leur batterie présente une capacité extrêmement élevée et une durée de vie ultra longue à température ambiante. Ils affirment que la batterie au sodium-soufre est une alternative plus dense en énergie et moins toxique aux batteries au lithium-ion.

Dans un communiqué de presse, Zhao affirme que la batterie a été spécialement conçue pour fournir une solution hautement performante pour les grands systèmes de stockage d’énergie renouvelable tels que les réseaux électriques tout en réduisant considérablement les coûts d’exploitation.

« Notre batterie au sodium a le potentiel de réduire considérablement les coûts tout en offrant quatre fois plus de capacité de stockage. Il s’agit d’une percée importante pour le développement des énergies renouvelables qui, bien que réduisant les coûts à long terme, s’est heurtée à plusieurs barrières financières à l’entrée.

« Lorsque le soleil ne brille pas et que la brise ne souffle pas, nous avons besoin de solutions de stockage de haute qualité qui ne coûtent pas cher à la Terre et qui sont facilement accessibles au niveau local ou régional. Nous espérons qu’en fournissant une technologie qui réduit les coûts nous pourrons plus tôt atteindre un horizon d’énergie propre. Cela va probablement sans dire, mais plus vite nous pouvons décarboner, meilleures sont nos chances de limiter le réchauffement.

« Les solutions de stockage qui sont fabriquées à partir de ressources abondantes comme le sodium – qui peut être traité à partir de l’eau de mer – ont également le potentiel de garantir une plus grande sécurité énergétique plus largement et de permettre à davantage de pays de se joindre à la transition vers la décarbonation. »

Les batteries à l’échelle du laboratoire ont été fabriquées et testées avec succès dans les installations de génie chimique de l’Université de Sydney. Les chercheurs prévoient maintenant de les améliorer et de les commercialiser. Clean Technica les lecteurs savent que cela signifie 5 ans et plus avant le début de la production réelle – ou plus. Nous avons fait une histoire similaire en 2017. Bien que nous puissions souhaiter que ces nouvelles technologies soient mises en ligne plus tôt, il est encourageant de voir que des solutions pour le stockage de l’énergie à moindre coût pourraient arriver en temps voulu.

Peut-être que les batteries sodium-soufre ne seront pas appropriées pour une utilisation dans les automobiles, mais le monde aura besoin d’options de stockage d’énergie pour les grandes stations de recharge de véhicules électriques et le stockage à l’échelle du réseau pour aider à rendre l’énergie renouvelable dispatchable afin que nous puissions fermer davantage de centrales de pointe au gaz et au charbon. -les centrales alimentées en charge de base. Tout ce qui réduit les émissions de carbone est une bonne nouvelle.

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