La batterie de l'Université Sungkyunkwan a une structure poreuse qui reste stable à haute tension.

Avantages

  • Stable
  • Efficacité accrue
  • D'économie d'énergie

Applications

  • Approvisionnement et stockage d'énergie
  • Énergie renouvelable

Objectifs de développement durable des Nations Unies abordés

  • Objectif 9 : Innovation et infrastructure de l'industrie

  • Objectif 11 : Villes et communautés durables

Le projet

Les batteries sodium-ion présentent des avantages par rapport aux batteries lithium-ion car le sodium est moins cher et beaucoup plus disponible. Cependant, ils présentent également des inconvénients. Les batteries sodium-ion sont plus lourdes que les batteries lithium-ion, ce qui les rend moins polyvalentes et plus difficiles à utiliser. De plus, les batteries sodium-ion ne peuvent pas gérer les mêmes niveaux de tension que les batteries au lithium.

Détails de l'innovation

La batterie imite la structure interne et externe des os de mammifères. Les os sont poreux à l'intérieur pour permettre le mouvement et le transport de la moelle osseuse. L'extérieur est dur et compact, offrant force et soutien, surtout en période de stress. De même, la batterie a une architecture semblable à une éponge constituée d'un matériau de cathode de sodium appelé NVP (Na3V2(PO4)3), qui est entouré d'une enveloppe dense d'oxyde de graphène réduit (rGO). Le NVP est excellent pour transporter le sodium et a une meilleure stabilité de cycle, un profil de tension plus plat et des capacités thermiques plus fortes que les matériaux de cathode courants. Cependant, il est structurellement instable, donc être enfermé dans rGO fournit un support, tout en facilitant le transfert de charge, ce qui contribue au taux de charge élevé et au long cycle de vie. Dans l'ensemble, l'architecture en forme d'os rend la batterie plus solide sur le plan structurel, réduisant les dommages permanents dus aux contraintes électrochimiques et mécaniques. La batterie peut se recharger à des taux ultra-élevés et conserver plus de 90 % de sa capacité après 10,000 XNUMX cycles de décharge et de recharge, selon le taux de charge.

Image : Kang Ho Shin / Université Sungkyunkwan / Copyright © - Tous droits réservés

Une illustration schématique de la conception d'une cathode NVP inspirée de l'os. Photo : Université Kang Ho Shin/Sungkyunkwan.

Modèle biologique

Les os sont constitués de deux types de tissus, une couche dure à l'extérieur appelée tissu compact et un tissu interne spongieux appelé tissu spongieux. Le tissu compact offre force et soutien, surtout en période de stress. Le tissu spongieux est constitué de fines tiges et de plaques disposées le long de lignes de contrainte, créant une structure poreuse qui protège contre les chocs tout en permettant le mouvement et le transport de la moelle osseuse.