Comment fabriquer des batteries sans avoir recours aux terres rares, notamment le lithium ? C’est l’une des questions écologiques les plus cruciales du moment tant les batteries vont avoir de l’importance dans notre futur. A cette question, une équipe de chercheurs de l’université Purdue (Indiana) a trouvé un début de réponse, en remplaçant le lithium par du sodium.
Bien moins cher que le lithium et beaucoup plus abondant sur Terre, le sodium est un métal alcalin toutefois très instable. Il craint l’air humide qui l’oxyde rapidement tandis que son contact avec de l’eau provoque tout simplement une explosion due au dégagement d’hydrogène qu’il entraîne.
Réduire le sodium en poudre sous atmosphère d’argon
Difficile dans ces conditions de l’utiliser sans crainte dans la batterie d’un appareil que l’on garde le plus souvent dans la poche de son pantalon, un smartphone par exemple. Mais les chercheurs de l’équipe américaine ont trouvé un subterfuge pour parvenir à leurs fins : réduire le sodium en poudre.
Pour parvenir à cette première étape, ils ont tout d’abord soumis des morceaux de sodium à des ultrasons. L’expérience a été réalisée dans une boîte à gants de laboratoire hermétique et sous une atmosphère d’argon. Ce gaz inerte permet de stabiliser le métal sans avoir à le conserver dans des liquides tels que le pétrole ou l’huile minérale, impérativement dépourvus d’eau.
La puissance de la poudre
Une fois la poudre obtenue, elle est ajoutée à l’électrode lors de sa fabrication. « Cela ne nécessite qu’une modification minime du processus de fabrication de la batterie », explique Vilas Pol, professeur associé de génie chimique à Purdue, au site Phys.org.
Le principe paraît simple, mais il a permis aux chercheurs de résoudre un comportement inapproprié du sodium lorsqu’il n’est pas en poudre. Les ions sodium avaient en effet tendance à rester collés à l’anode en carbone durant les cycles de chargement initiaux. Ils ne voyageaient donc pas vers la cathode, empêchant la batterie de se charger correctement.
Une technologie utile pour les fermes de batteries ?
Les batteries sodium-ion conservent toutefois un défaut : elles sont plus lourdes que les modèles lithium-ion. Le coût bien moindre du sodium et sa disponibilité plus importante que le lithium pourrait cependant contrebalancer les quelques grammes de plus dans une poche. Surtout, ces batteries pourraient être utilisées à d’autre fins, comme le stockage de l’électricité produite par l’énergie solaire ou l’éolien. A la manière de ce qu’a construit Tesla en Australie il y a moins d’un an.
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