Des chercheurs de l'Université de Wollongong ont fabriqué un nanomatériau qui agit comme une cathode supérieure pour les batteries sodium-soufre à température ambiante, ce qui en fait une option plus attrayante pour le stockage d'énergie à grande échelle.

Les résultats de leurs recherches sont publiés dans Communication Nature , où ils ont été présentés dans la page Web des faits saillants des éditeurs.

Les batteries sodium-soufre à température ambiante sont une proposition attrayante pour le stockage d'énergie de prochaine génération, qui seront nécessaires pour répondre à des demandes croissantes. Une batterie sodium-soufre à température ambiante supérieure avec une densité énergétique élevée et une longue durée de vie offrirait une technologie économique et compétitive pour le stockage stationnaire à grande échelle, favorisant ainsi la transition vers les énergies renouvelables.

Cependant, les batteries sodium-soufre à température ambiante souffrent actuellement d'un évanouissement rapide de leur capacité et d'une faible capacité réversible.

Les chercheurs ont surmonté ce problème en créant un nanomatériau, des nanocristaux de sulfure de nickel implantés dans des nanotubes de carbone poreux dopés à l'azote, qui présentaient d'excellentes performances lorsqu'ils étaient utilisés comme cathodes.

Les enquêteurs en chef, le Dr Yunxiao Wang et le professeur agrégé Shulei Chou, de l'Institut des matériaux supraconducteurs et électroniques de l'UOW, a déclaré que son groupe de recherche travaillait sur des batteries sodium-soufre à température ambiante depuis 2016.

"Pour l'instant, les densités énergétiques réelles des batteries sodium-soufre sont loin des valeurs théoriques, " a déclaré le Dr Wang.

"Leurs applications pratiques sont principalement entravées par la cathode au soufre problématique en raison de sa nature isolante et de la cinétique redox lente, ainsi que la dissolution et la migration des intermédiaires de réaction."

L'équipe de recherche a expérimenté un certain nombre de matériaux différents avant leur percée. Le nouveau nanomatériau offre non seulement des performances supérieures, mais est également adapté à la production à grande échelle et donc à la commercialisation.

doctorat le candidat M. Zichao Yan s'est consacré à la conduite des expériences complexes nécessaires à ce travail.

"Nous avons essayé de nombreux hôtes carbone, et enfin trouvé les nanocristaux de sulfure de nickel implantés nanotubes de carbone poreux dopés à l'azote en tant qu'hôte de soufre multifonctionnel, " a déclaré M. Yan.

"Nous avons découvert que le squelette continu de carbone à l'intérieur de l'hôte peut fournir des chemins de diffusion d'ions courts et un taux de transfert rapide. Et les sites de dopage à l'azote et la surface polaire en sulfure de nickel sont capables d'améliorer l'énergie d'adsorption des polysulfures, conduisant à une forte activité catalytique vers l'oxydation des polysulfures.

"Cela indique que les batteries sodium-soufre avec cet hôte au soufre pourraient potentiellement offrir une durée de vie plus longue et des performances élevées en matière de charge et de décharge rapides."

L'étape suivante, Le professeur Chou a dit, était d'augmenter la production du matériau.

"Tous nos précédents papiers, y compris celui-ci, se sont concentrés sur la façon de trouver un hôte efficace pour la recherche à l'échelle du laboratoire. La prochaine étape pour notre groupe est de faire passer les batteries sodium-soufre de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle, et faire une vraie application pour ce système de batterie."