Jalal Rahmatinejad
Étudiant au doctorat en génie chimique
Université Concordia
Publication primée : Embedding amorphous MoSx within hierarchical porous carbon by facile one-pot synthesis for superior sodium ion storage
Publiée dans : Journal of Energy Chemistry
Résumé
De nos jours, les batteries font partie intégrante des systèmes de stockage d’énergie dans les appareils électriques et électroniques. Ces dernières décennies, les batteries lithium-ion (LIB) sont les dispositifs les plus utilisés pour le stockage de l’énergie électrique. L’émergence de nouvelles technologies, notamment les véhicules électriques et les gadgets électroniques mobiles, a entraîné une croissance explosive de la demande de dispositifs de stockage de l’énergie électrique plus efficaces et plus durables. D’autre part, les ressources en lithium, principal composant des batteries lithium-ion, sont limitées et inégalement réparties dans le monde. Le taux de recyclage des batteries lithium-ion usagées est faible ; seul un pourcentage négligeable du lithium contenu dans les batteries mises au rebut est recyclé. En conséquence, les recherches suggèrent qu’un quart des ressources en lithium seront épuisées d’ici 2025. Ainsi, le développement d’alternatives à faible coût pour les batteries LIB est devenu une nécessité et un sujet important dans les communautés scientifiques et d’ingénierie. Récemment, les batteries sodium-ion (SIB) ont été considérées comme une technologie alternative prometteuse au-delà des batteries lithium-ion en raison de l’abondance (quatrième élément le plus abondant dans la croûte terrestre) et de la distribution uniforme du sodium dans le monde. En outre, le mécanisme de stockage de l’énergie est similaire à celui des batteries LIB et la haute tension est un autre avantage des SIB. La commercialisation des SIBs devrait donc fournir des systèmes de stockage d’énergie plus durables et moins chers que les LIBs. Les nanomatériaux bidimensionnels (2D), tels que le disulfure de molybdène (MoS2), sont largement étudiés comme matériaux d’anode pour les SIB. Ces matériaux 2D possèdent une structure en couches et une surface élevée qui en font des hôtes appropriés pour le stockage des ions sodium. Le MoS2, qui présente des propriétés électrochimiques, mécaniques et thermiques souhaitables, est l’un des matériaux 2D les plus prometteurs pour les SIB. Néanmoins, son application pratique au stockage d’énergie est limitée en raison de sa faible conductivité électrique intrinsèque et du changement radical de volume pendant l’insertion et l’extraction des ions sodium (en raison de la plus grande taille des ions sodium par rapport aux ions lithium), ce qui entraîne un effondrement structurel et une faible cyclabilité de la batterie. Dans ce projet, Jalal Rahmatinejad et ses collaborateurs proposent une méthode simple pour la synthèse de MoSx amorphe intégré dans un carbone hiérarchiquement poreux (MoS2@HPC) comme anode hautement efficace pour les SIBs. Ces études révèlent une porosité élevée et une cinétique de diffusion rapide des ions sodium dans ce composite, ce qui rend son efficacité supérieure à celle du MoS2 cristallin conventionnel en termes de capacité spécifique et de cinétique de stockage des ions. En conséquence, travail démontre un matériau d’anode efficace et peu coûteux pour les batteries au sodium, dont l’utilisation peut faire avancer la mise en œuvre des batteries au sodium d’un cran.