Les ions chlorure de l'eau de mer pourraient remplacer le lithium dans les batteries du futur
Le sodium, le potassium et le zinc ont tous été des concurrents prometteurs pour la place du lithium dans les batteries rechargeables du futur, mais des chercheurs du Worcester Polytechnic Institute (WPI) ont ajouté un concurrent inhabituel et plus abondant au mélange : le chlorure, l'ion chargé négativement le plus riche de l'eau de mer.
Xiaowei Teng
Xiaowei Teng, professeur de génie chimique à l'Institut polytechnique de Worcester (WPI), a découvert une nouvelle chimie d'oxydoréduction basée sur les ions chlorure pour le développement de batteries vertes à base d'eau de mer.
Les batteries lithium-ion modernes utilisées dans diverses applications, y compris les véhicules électriques, peuvent être problématiques pour le stockage en réseau, en raison de leur coût élevé et de leur dépendance à l'égard de matériaux essentiels, tels que le cobalt, le nickel et le lithium, ainsi que de leur disponibilité géographique limitée. Par exemple, six pays possèdent plus de 85 % des réserves de lithium sur terre.
Teng et ses collaborateurs de recherche - Heath Turner, professeur de génie chimique et biologique à l'université d'Alabama, et Lihua Zhang, Milinda Abeykoon, Gihan Kwon, Daniel Olds, tous chercheurs au Brookhaven National Laboratory de New York - sont allés au-delà des limites de la technologie actuelle des batteries vertes en exploitant les ions chlorure pour renforcer la chimie redox des matériaux des batteries à base d'oxyde de fer.
Cette étude a révélé que l'insertion d'ions chlorure dans l'hydroxyde double stratifié Fe(OH)2 formait un matériau cristallin intermédiaire Green Rust, qui favorisait une réaction de conversion Fe(OH)2/FeOOH à transfert d'une seule charge et améliorait la stabilité du cycle. Cette nouvelle chimie redox du fer a été découverte et examinée dans le laboratoire du WPI. M. Teng et son étudiant diplômé Sathya Narayanan Jagadeesan, qui est l'auteur principal de l'article, se sont ensuite rendus dans les installations des utilisateurs du ministère de l'énergie au Brookhaven National Laboratory pour mener des expériences visant à valider les résultats à l'aide de la diffraction synchrotron des rayons X operando et de la cartographie élémentaire à haute résolution.
Teng et son équipe du WPI ont fabriqué une batterie aqueuse, un petit prototype de laboratoire qui fonctionne dans un électrolyte à base d'eau, en utilisant des électrodes composées principalement d'éléments abondants tels que des oxydes et des hydroxydes de fer. Bien que l'équipe n'ait pas encore calculé le coût, l'utilisation de matériaux abondants sur terre devrait faire pencher la balance en sa faveur, selon M. Teng. Les États-Unis produisent chaque année plus de 15 millions de tonnes de déchets de ferraille qui ne sont pas recyclés, dont une grande partie sous forme de rouille. Par conséquent, la chimie des piles alcalines rechargeables au fer qui a été présentée permet de réutiliser les déchets de fer rouillé pour le stockage moderne de l'énergie.
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 Anglais peut être trouvé ici.
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