Repenser les piles - avec de l'aluminium
Une équipe de chercheurs met au point une batterie en aluminium avec un électrolyte innovant
Les systèmes de stockage d'énergie du futur doivent être rentables et durables. Pour y parvenir, il est essentiel que les matériaux utilisés soient à la fois facilement disponibles et recyclables. Une équipe de chercheurs de la TU Bergakademie Freiberg a réalisé des progrès significatifs dans le développement d'une batterie en aluminium qui répond à ces exigences. La batterie se compose d'aluminium comme anode, de graphite comme cathode et d'un nouveau type d'électrolyte à base de polymère mis au point par l'université. La validation du prototype de batterie pour la production industrielle sera financée par le ministère saxon des affaires économiques et le Fonds européen de développement régional (FEDER) jusqu'à la fin de l'année prochaine.
Portant de longs gants noirs en caoutchouc, Amir Mohammad ouvre dans une boîte à gants un pot contenant un polymère de couleur miel. À l'aide d'une spatule, il l'applique soigneusement sur une fine feuille d'aluminium. Enfin, il enduit la feuille d'aluminium de polymère dans une calandre à rouleaux chauffants. "Cela représente déjà les deux tiers de la batterie", explique Amir Mohammad. La feuille d'aluminium sert d'anode, tandis que la couche de polymère forme l'électrolyte. La combinaison avec une cathode en graphite crée une cellule unique pour le prototype de la batterie aluminium-polymère. Le premier prototype, qui consiste en une "pile" de 10 cellules, pourra stocker environ 1 wattheure (Wh) d'énergie.
Le financement de la Sächsische Aufbaubank dans le cadre du programme de financement de la validation du ministère saxon des affaires économiques permet maintenant de faire passer cette batterie à l'étape suivante : "L'objectif du développement ultérieur est une capacité de stockage de 10 kilowattheures (kWh), ce qui correspond à la production quotidienne moyenne d'une installation photovoltaïque sur le toit d'une maison individuelle", explique le collaborateur scientifique de l'Institut de physique expérimentale. Ce nouveau type de batterie aluminium-polymère peut donc être utilisé comme système de stockage stationnaire de l'électricité, en particulier pour les systèmes photovoltaïques privés.
Un électrolyte solide polymère nouvellement développé garantit une production efficace
L'équipe accorde une attention particulière à la solution électrolytique entre l'anode et la cathode : "Nous avons mis au point un électrolyte polymère basé sur un liquide ionique. Il s'agit d'un mélange de chlorhydrate de triéthylamine et de chlorure d'aluminium qui, avec le polyamide, forment un réseau solide. Par rapport aux électrolytes liquides traditionnels, cet électrolyte solide présente de nombreux avantages : Il ne fuit pas, résiste à l'humidité et à l'oxygène et réduit la corrosion. Il remplace également la couche séparatrice habituelle, ce qui rend la batterie plus sûre et moins chère à produire", explique Oliver Schmidt, membre de l'équipe de projet.
La prochaine étape pour l'équipe consiste à tester le traitement des matériaux et la production de la batterie aluminium-polymère dans un système de production de rouleau à rouleau. Les deux chercheurs espèrent obtenir des résultats fiables sur l'utilisation de leur prototype de batterie innovante d'ici la fin de l'année 2025.
Stockage de l'énergie : Qu'est-ce qui vient après le lithium ?
"Nous avons besoin de nouveaux systèmes de stockage de l'énergie pour l'électrification et donc la flexibilisation des technologies à forte intensité énergétique", explique le professeur Dirk C. Meyer, directeur de l'Institut de physique expérimentale et porte-parole du Centre for Efficient High-Temperature Material Conversion à la TU Bergakademie Freiberg. "La batterie aluminium-polymère est une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion, que mon équipe étudie intensivement depuis une dizaine d'années et qui est maintenant testée en vue d'une production et d'une application industrielles.
Le ministère saxon des affaires économiques finance le transfert des résultats de la recherche vers l'application avec un total de 241 562 euros jusqu'en novembre 2025.
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