Batterie de sodium au lieu de lithium ?

Des batteries à base de sodium ont pendant longtemps été discuté comme option aux batteries les plus puissant d’aujourd’hui à base de lithium. Donné que un atome de sodium est beaucoup plus grande qu’un atome de lithium, il a été difficile à trouver un matériau approprié pour l'anode. Quand absorbant le sodium les candidats étudiés jusqu'à présent ont eu des sévères désavantages. Les problèmes les plus courants ont été une faible interaction avec le sodium, une cinétique lente et des expansions du volume sévères.
 

Cependant, une équipe de recherche de Hong Kong a récemment étudié la faisabilité de l'utilisation de borophène, une 2D-stucture nouvellement synthétisé de bore. Des calculs montrent que pendant la charge, le rapport maximal de Na/B peut atteindre 0,5, correspondant à une capacité aussi élevée que 1218 Ah/kg. La structure bouclée de borophène conduit à un comportement de diffusion anisotrope, (dépendant de la direction). Le long de la direction des vallées la barrière énergétique de diffusion du sodium est aussi faible que 0,0019 eV, ce qui correspond à un coefficient de diffusion de sodium ultra-élevée. Il est estimée d’être plus de mille fois supérieure à celle des matériaux d'anode conventionnelle.

Cette ultra-haut diffusivité pourrait révolutionner la densité énergétique des batteries à base de sodium. Pendant le processus de charge et de décharge, la fonction métallique et l'intégrité structurelle de borophène est prévu d’être bien conservé, ce qui assurerait une bonne conductivité électrique et stabilité des cycles de charges et décharges. La tension moyenne calculée est de 0,53V, qui correspond à une densité énergétique de 630 Wh/kg à comparer avec les meilleures batteries de lithium-ion de 250 Wh/kg.

En 2015, une équipe de recherche a réussi de synthétisé borophène sur des surfaces d'argent. Avant que ce matériau soit pratiquement applicable pour batteries, il y a donc un long chemin à faire.