Des batteries au sel et au sucre

Plusieurs équipes scientifiques étudient très sérieusement la possibilité de réaliser des batteries sodium ou sucrose. Et le menu semble alléchant, car les résultats montrent une efficacité et une densité énergétique parfois supérieures à des batteries au lithium ion par exemple, celles qui sont majoritaires aujourd’hui.

Les batteries au lithium ont en outre l’immense défaut d’utiliser des matériaux en quantité limitée sur la terre. Selon Eric Eason, un professeur de l’Université Stanford, la totalité de l’extraction annuelle de lithium ne suffirait pas aux besoins si l’on voulait construire l’année prochaine 10 millions de voitures électriques (des Nissan Leafs par exemple). Cela sans même compter les besoins des autres industries, par exemple celle des téléphones portables. Et ces batteries utilisent également pour leurs composants de l’oxyde de cobalt ou de manganèse.

Les pays qui sont démunis de ces minerais sont particulièrement motivés pour trouver d’autres solutions, afin de limiter leur dépendance stratégique aux principaux pays fournisseurs : Bolivie, Chili, Argentine et Chine.

En Australie, une équipe de la Murdoch University travaille sur les batteries au sodium. Car le sel, disponible de façon illimitée sur la planète, a les mêmes propriétés électriques que le lithium.

Des piles au sel, un matériau disponible sans limite. Photo twiga269 ॐ FreeTIBET

En revanche, il est frappé d’embonpoint, c’est-à-dire que la taille de ses ions est 2,5 fois supérieure à celle des ions lithium. Du coup, il faut lui trouver des anodes et cathodes adaptées. Dans une batterie, les ions se déplacent de la cathode vers l’anode pour former un courant.

Et les résultats sont au rendez-vous. Avec du dioxyde de manganèse en tant que cathode, du zinc comme anode et une solution de sodium comme électrolyte, les mesures montrent une capacité de stockage de 225 mAh/g contre 142 pour une batterie équivalente au lithium.

En revanche la batterie au sodium sera très difficile à miniaturiser. On peut imaginer qu’elle sera adaptée pour stocker l’énergie des éoliennes, par exemple.

Au Japon, la Tokyo University of Science travaille aussi sur la batterie au sodium, mais ses chercheurs ont eu l’idée de rajouter un peu de sucre pour pimenter la recette. En effet, les cristaux de sucre portés à 1300 °C deviennent un carbone très efficace pour constituer une anode, et les capacités des batteries au sodium s’en trouve améliorées. Les chercheurs démontrent qu’ils ont pu atteindre une valeur de 300mAh, soit 20 % qu’avec un carbone classique, ou sans doute faut-il dire « light » ?.

Peut-être qu’à l’avenir, d’autres équipes rajouteront un bouquet garni ou un peu de poivre pour améliorer encore les résultats. Il ne restera plus qu’à goûter.

 
Remonter aux sources :

Looking beyond lithium-ion technology – Aqueous NaOH battery. Manickam Minakshi, Murdoch University - September 2012

Synthesis and electrode performance of carbon coated Na2FePO4F for rechargeable Na batteries. Shinichi Komaba, Tokyo University of Science November 2011

World Lithium Supply, Eric Eason, coursework for Physics, Stanford University, Fall 2010