Un nouveau concept pourrait rendre possible des batteries plus respectueuses de l'environnement

Un nouveau concept de batterie en aluminium a une densité énergétique deux fois plus élevée que les versions précédentes, est composé de matériaux abondants et pourrait entraîner une réduction des coûts de production et de l'impact environnemental. L'idée a un potentiel pour des applications à grande échelle, y compris le stockage de l'énergie solaire et éolienne. Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, en Suède, et de l'Institut national de chimie, en Slovénie, sont à l'origine de l'idée.

L'utilisation de la technologie des batteries en aluminium pourrait offrir plusieurs avantages, notamment une densité énergétique théorique élevée et le fait qu'il existe déjà une industrie établie pour sa fabrication et son recyclage. Par rapport aux batteries lithium-ion d'aujourd'hui's, les chercheurs' nouveau concept pourrait entraîner des coûts de production nettement inférieurs.

& quot;Les coûts matériels et les impacts environnementaux que nous envisageons de notre nouveau concept sont bien inférieurs à ce que nous voyons aujourd'hui, ce qui les rend réalisables pour une utilisation à grande échelle, comme les parcs de cellules solaires, ou le stockage de l'énergie éolienne, par exemple," dit Patrik Johansson, professeur au Département de physique de Chalmers.

& quot;En outre, notre nouveau concept de batterie a une densité énergétique deux fois supérieure à celle des batteries en aluminium qui sont'à la pointe de la technologie' aujourd'hui."

Les conceptions précédentes de batteries en aluminium utilisaient l'aluminium comme anode (l'électrode négative) et le graphite comme cathode (l'électrode positive). Mais le graphite fournit un contenu énergétique trop faible pour créer des cellules de batterie suffisamment performantes pour être utiles.

Mais dans le nouveau concept, présenté par Patrik Johansson et Chalmers, avec un groupe de recherche à Ljubljana dirigé par Robert Dominko, le graphite a été remplacé par une cathode organique nanostructurée, constituée de la molécule à base de carbone anthraquinone.

La cathode à anthraquinone a été largement développée par Jan Bitenc, auparavant chercheur invité à Chalmers du groupe de l'Institut national de chimie de Slovénie.

L'avantage de cette molécule organique dans le matériau cathodique est qu'elle permet le stockage des porteurs de charges positifs de l'électrolyte, la solution dans laquelle se déplacent les ions entre les électrodes, ce qui permet une densité d'énergie plus élevée dans la batterie.

& quot;Parce que le nouveau matériau de cathode permet d'utiliser un support de charge plus approprié, les batteries peuvent mieux exploiter le potentiel de l'aluminium'39;s. Maintenant, nous poursuivons le travail en recherchant un électrolyte encore meilleur. La version actuelle contient du chlore -- nous voulons nous en débarrasser," dit le chercheur de Chalmers Niklas Lindahl, qui étudie les mécanismes internes qui régissent le stockage de l'énergie.

Jusqu'à présent, il n'y a pas de piles en aluminium disponibles dans le commerce, et même dans le monde de la recherche, elles sont relativement nouvelles. La question est de savoir si les batteries en aluminium pourraient éventuellement remplacer les batteries lithium-ion.

& quot;Bien sûr, nous espérons qu'ils le pourront. Mais surtout, elles peuvent être complémentaires, garantissant que les batteries lithium-ion ne sont utilisées qu'en cas de stricte nécessité. Jusqu'à présent, les batteries en aluminium ne sont que deux fois moins denses en énergie que les batteries lithium-ion, mais notre objectif à long terme est d'atteindre la même densité énergétique. Il reste du travail à faire avec l'électrolyte et le développement de meilleurs mécanismes de charge, mais l'aluminium est en principe un porteur de charge nettement meilleur que le lithium, car il est multivalent - ce qui signifie que chaque ion'compense&# 39 ; pour plusieurs électrons. De plus, les batteries ont le potentiel d'être nettement moins nocives pour l'environnement," dit Patrik Johansson.