La nano-batterie au bois est une nouvelle option écologique pour le stockage de l’énergie
Les batteries lithium-ion sont plus adaptées pour alimenter les smartphones et autres appareils portables, mais des solutions économiques et respectueuses de l’environnement sont nécessaires pour le stockage d’énergie à grande échelle. En tant que «candidat» le plus approprié pour stocker l’énergie éolienne et solaire, les scientifiques appellent les batteries sodium-ion en raison du fait que le sodium est un matériau bon marché et respectueux de l’environnement. Cependant, ces batteries présentent un inconvénient majeur — un gonflement important de l’anode (jusqu’à 420 %) pendant le cycle de charge/décharge.
Cet effet est à l’origine de la fragilité des batteries sodium-ion — après 20 cycles de charge/décharge, l’anode se transforme en poudre. Mais récemment, des chercheurs de l’Université du Maryland (UM) ont trouvé un moyen de contourner ce problème.
Les scientifiques ont découvert que le substrat dur utilisé dans les batteries était trop fragile pour résister au gonflement et à la contraction de l’anode, ils ont donc décidé d’utiliser un substrat plus souple, des fibres de bois. Ce matériau a une capacité naturelle à résister au gonflement dû à la présence de capillaires dans sa structure qui peuvent transporter des liquides, des minéraux et d’autres substances. En conséquence, une batterie sodium-ion à base de fibres de bois a montré une durabilité multipliée par vingt par rapport aux conceptions de batterie précédentes.
Les chercheurs ont recouvert des copeaux de bois d’une fine couche (10 nm) de nanotubes de carbone à paroi unique pour les rendre électriquement conducteurs, puis ont placé une couche d’étain sur le dessus. Les fibres de bois tendre ont neutralisé efficacement les fortes contraintes mécaniques : même après 400 cycles de charge et de décharge de la batterie d’une capacité initiale de 339 mAh/g, le bois s’est froissé, mais il ne s’est pas effondré, assurant un fonctionnement stable de la batterie.
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Il convient de noter que les batteries sodium-ion, même les batteries à base de bois, ne peuvent pas stocker efficacement l’énergie, elles ne doivent donc pas être considérées comme un remplacement des batteries lithium-ion dans les gadgets. Cependant, les utiliser pour stocker de grandes quantités d’énergie renouvelable est une très bonne idée.
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