Les batteries au sodium protégées par du graphène promettent une charge plus rapide et jusqu'à 10 000 cycles.

Les batteries sodium-ion s'imposent comme une alternative de plus en plus intéressante aux batteries lithium-ion, car elles sont fabriquées à partir de matières premières plus abordables et largement disponibles, offrent une sécurité accrue et fonctionnent même à basse température. Cependant, jusqu'à présent, les fabricants devaient choisir entre deux options : permettre une charge ultra-rapide ou garantir une longue durée de vie aux cellules. La charge rapide dégrade la structure des nanofeuilles, ce qui réduit leur durée de vie par rapport à la technologie LFP éprouvée.

Une équipe de chercheurs chinois a peut-être trouvé une solution à ce problème. Ils ont mis au point une anode composée de nanofeuilles de dioxyde de titane d'environ 10 nanomètres, formant des sphères creuses à double coque. L'innovation majeure réside dans un revêtement de graphène de seulement 0,4 nanomètre d'épaisseur, qui enveloppe chaque nanofeuille. Un simple mélange de graphène avec d'autres matériaux n'a pas donné les mêmes résultats, tandis qu'une couche protectrice directe a permis d'accroître la conductivité électrique.

Les résultats des tests sont très prometteurs. À un taux de charge rapide de 10C, correspondant théoriquement à environ six minutes, l'anode a conservé une capacité de 131 mAh/g même après 10 000 cycles. À un taux de 100C, soit une charge d'environ 36 secondes, elle a atteint une capacité de 121 mAh/g. En comparaison, les nanofeuilles non protégées se sont dégradées après environ 400 cycles. Les ions sodium, plus volumineux, exercent une forte contrainte sur la surface de l'anode lors de la charge rapide, et la couche protectrice de graphène empêche la formation de fissures et les réactions excessives avec l'électrolyte.

Toutes ces mesures ont été réalisées, bien entendu, en laboratoire. Par ailleurs, l'anode fonctionne à une tension moyenne plus élevée que les anodes classiques en carbone dur, ce qui peut réduire la densité énergétique globale de la batterie. Bien entendu, cette nouvelle technologie devra être validée sur des cellules et des packs de batteries de plus grande taille, conçus pour la production commerciale, avant de pouvoir être utilisée dans les véhicules électriques de série.