Plus efficaces, plus légères, plus durables : les chercheurs développent des batteries de nouvelle génération
Une approche totalement nouvelle
Des scientifiques de l'Université technique de Darmstadt ont remporté un succès important dans la recherche sur les batteries : Grâce à une nouvelle technologie, ils sont parvenus à améliorer considérablement l'efficacité et les propriétés de charge des batteries zinc-air. Les résultats de leurs recherches viennent d'être publiés dans la revue spécialisée "Small".
Les piles zinc-air font partie des accumulateurs chimiques les plus anciens et les plus efficaces. La tension qu'elles contiennent est produite par une réaction entre le zinc métallique et l'oxygène de l'air. Ces piles sont utilisées comme piles-boutons dans les appareils auditifs et, sous une forme plus grande, dans les clôtures électriques et les lampes de signalisation.
Ces accumulateurs d'énergie présentent toutefois de sérieux inconvénients : ils ne sont pas encore rechargeables. De plus, elles nécessitent des électrodes en zinc métallique, qui devraient être utilisées le plus complètement possible afin de garantir la rechargeabilité ainsi qu'une puissance de charge et de décharge élevée. Mais comme cela n'a été possible jusqu'à présent qu'avec une efficacité d'environ 50 pour cent, les anodes métalliques sont toujours surdimensionnées. De ce fait, la production est peu respectueuse des ressources et les batteries sont jusqu'à présent inutilement lourdes et inadaptées à tous les types d'applications mobiles.
"On peut se représenter cela comme le volume mort d'une certaine quantité d'essence - pour reprendre l'image de l'énergie de déplacement fossile - qui ne peut jamais être extraite d'un réservoir, mais qui doit finalement toujours être emportée pour rendre le fonctionnement possible", explique le professeur de chimie de l'université technique Jörg J. Schneider. La technologie de stockage zinc-air sous sa forme actuelle présente un autre défaut : Lors des recharges répétées, des structures cristallines en forme de barre, appelées dendrites, peuvent se former et endommager, voire détruire la pile.
Une approche entièrement nouvelle
Le groupe de travail de Schneider en chimie inorganique a résolu ces problèmes avec une toute nouvelle approche : au lieu d'utiliser des anodes et des cathodes métalliques, les scientifiques effectuent le processus de charge et de décharge directement à partir d'une solution électrolytique homogène. L'électrolyte fait partie intégrante de chaque batterie et, dans le nouveau concept, il sert d'une part de milieu conducteur et d'autre part, en même temps, de source pour le dépôt et la dissolution de l'anode de zinc. "Avec le dépôt et la redissolution du métal actif zinc directement à partir d'une solution sur une électrode en carbone nanostructurée, nous introduisons un changement de paradigme", explique Daniel Deckenbach du groupe de recherche. "Nous sommes ainsi parvenus à développer des piles zinc-air rechargeables fonctionnelles et performantes".
Avec la nouvelle technologie, les accumulateurs peuvent jusqu'à présent être rechargés plus de 200 fois avec une puissance et une densité énergétique élevées. C'est là que se cache un potentiel d'optimisation supplémentaire. Mais l'utilisabilité de l'énergie stockée chimiquement est déjà presque entièrement réversible - la profondeur dite de décharge est de 92 pour cent. "Étant donné qu'aucune électrode métallique n'est plus nécessaire pour le fonctionnement de la cellule de batterie et qu'un minimum de substances chimiques est requis, l'efficacité est nettement accrue et nous réalisons une énorme économie de poids par rapport aux systèmes de stockage zinc-air utilisés jusqu'à présent", souligne Schneider. "La rechargeabilité avec un faible poids du système et une grande efficacité des ressources sont les atouts centraux de notre développement".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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