Aug 7,2025.
Dans le contexte florissant du stockage d'énergie, les batteries sodium-ion apparaissent comme une alternative prometteuse à leurs homologues lithium-ion, principalement grâce à l'abondance des ressources en sodium à l'échelle mondiale. Parmi les différents matériaux étudiés pour les batteries sodium-ion, on trouve le phosphate de sodium-vanadium (Na₃V₂(PO₄)₃), abrégé en NVP ) a suscité une attention considérable ces derniers temps. La promesse des batteries sodium-ion Alors que le monde s'oriente vers un avenir énergétique plus durable, la demande de solutions de stockage d'énergie efficaces et rentables explose. Les batteries lithium-ion, qui dominent actuellement le marché, sont confrontées à des défis tels que des réserves limitées de lithium et des coûts élevés liés à son extraction. Le sodium, quant à lui, est le sixième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est largement disponible dans l'eau de mer et les mines de sel. Cette abondance fait des batteries sodium-ion une option intéressante pour le stockage d'énergie à grande échelle, notamment pour les applications à l'échelle du réseau et les véhicules électriques. NVP : structure et principes de base Le NVP appartient à la famille des phosphates polyanioniques. Il présente une stabilité NASICON (Na Super Ionic CONductor) - structure tridimensionnelle. Cette structure unique offre plusieurs avantages. La structure ouverte de NASICON permet une diffusion rapide des ions sodium, créant ainsi des canaux de diffusion rapides pour leur entrée et leur sortie pendant les processus de charge et de décharge de la batterie. De plus, les fortes interactions de liaison covalente entre les groupes PO₄³⁻ contribuent à la grande stabilité structurelle du NVP. Lors des cycles de charge-décharge, le NVP ne subit qu'une variation de volume relativement faible d'environ 8,26 %, ce qui est crucial pour garantir la stabilité à long terme des batteries sodium-ion. Performances électrochimiques du NVP En termes de performances électrochimiques, le NVP présente des caractéristiques distinctes. Lors de la charge et de la décharge, il présente deux plateformes électrochimiques principales. L'une est proche de 1,6 V, correspondant au couple redox V²⁺/V³⁺, et l'autre est d'environ 3,4 V, associée à la réaction redox V³⁺/V⁴⁺. À 3,4 V, une réaction biphasique réversible se produit, représentée par l'équation Na₃V₂(PO₄)₃↔NaV₂(PO₄)₃, qui peut fournir une capacité spécifique d'environ 118 mAh g⁻¹. Cependant, comme de nombreux matériaux d'électrode, le NVP présente également des limites. Les tétraèdres (PO₄) du réseau NVP présentent une faible conductivité électrique, ce qui isole les atomes de V, entraînant une faible conductivité électronique intrinsèque. De plus, lors de cycles de charge-décharge répétés, le NVP est sensible aux contraintes structurelles et aux variations de volume importantes. Ces facteurs ralentissent la cinétique de diffusion des ions sodium, ce qui limite considérablement sa stabilité c...
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