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Les batteries sodium-ion tiennent la corde
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Selon Jun Song Chen, de l’école des matériaux et de l’énergie de l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine, les batteries sodium-ion (SIB) pourraient se substituer aux batteries lithium-ion (LIB). Il est plus facile de trouver du sodium étant donné qu’il est présent partout sur Terre. Néanmoins, à cause de sa taille atomique largement supérieure à celle du lithium, la diffusion de charge est repoussée et le volume connaît une modification considérable durant le stockage du sodium.
Il est essentiel de créer des matériaux d’électrode uniques, avec des propriétés électrochimiques optimisées. Selon Chen, les sulfures de métaux de transition contribueraient au stockage du sodium. Le développement d’hétérostructures améliore également les caractéristiques électrochimiques des matériaux actifs. Cela induit un puissant champ électrique interne à l’interface entre deux composants, ajoutant une force motrice pour la conduite des ions et des électrons à la frontière.
En se basant sur ces théories, l’équipe a créé une hétérostructure NiS2/FeS unique, en utilisant une méthode en plusieurs étapes. Le NiS2/FeS synthétisé semble avoir de bonnes propriétés de stockage du sodium. D’ailleurs, il a présenté une meilleure performance et une rétention cyclique longue et stable, dépassant celle des autres électrodes de sulfure métallique.
Toutefois, le processus de l’amélioration des performances causée par l’hétérostructure reste à confirmer. Chen a expliqué que les calculs de la théorie de la fonction de la densité (DFT) ont été adoptés pour découvrir la raison des performances supérieures de l’hétérostructure NiS2/FeS en matière de batterie. L’hétérostructure NiS2/FeS affaiblit la barrière énergétique de migration du sodium, confirmant qu’il se diffuse plus rapidement à l’interface. De plus, sa force d’absorption est nettement plus élevée, ce qui stabilise l’absorption de sodium. Cela maintient l’équilibre de la structure pendant les charges/décharges répétées. Les chercheurs ont également découvert qu’elle possède la densité de charge maximale près du niveau de Fermi. Cela indique que le NiS2/FeS possède une bonne conductivité électrique.
Les chercheurs ont examiné la capacité d’applications commerciales du NiS2/FeS as-synthétisé. Ils ont analysé les performances des cellules complètes en unissant des mécanismes utilisant Na3V2(PO4)3 (NVP) comme cathode et NiS2/FeS comme anode. Les cellules complètes NVP||NiS2/FeS assemblées ont présenté de bonnes performances électrochimiques, soit une bonne capacité commerciale.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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