La conquête du froid : les piles aqueuses s'échauffent sous l'effet du soleil
Améliorer l'efficacité énergétique du stockage de l'énergie et des véhicules électriques dans les climats froids
Les batteries aqueuses sont apparues comme une option prometteuse pour le stockage de l'énergie à grande échelle en raison de leur prix abordable, de leur sécurité et de leurs avantages environnementaux. Cependant, leur application dans les climats froids a été entravée par des problèmes de performance à des températures inférieures à zéro, où le gel de l'électrolyte et la réduction du transfert d'ions ralentissent le système. Les solutions classiques, comme le chauffage externe, sont gourmandes en énergie et inefficaces, ce qui a incité les chercheurs à explorer de nouvelles stratégies susceptibles d'améliorer les performances à basse température des batteries aqueuses sans compromettre l'efficacité ou ajouter de la complexité.
L'illustration montre un système de batterie aqueuse photothermique conçu pour les environnements à basse température. La lumière du soleil est captée par un collecteur solaire et dirigée à travers un obturateur de lumière pour chauffer la batterie, augmentant rapidement sa température interne de -20℃ à +23℃. Le système intègre également un contrôleur de lumière/température pour maintenir un fonctionnement stable, garantissant des performances efficaces même dans des conditions inférieures à zéro.
Energy Materials and Devices, Tsinghua University Press
Des chercheurs de l'université de Nouvelle-Galles du Sud et de l'université de technologie avancée de Shenzhen ont mis au point une batterie aqueuse qui fonctionne efficacement à des températures inférieures à zéro. Publiée dans Energy Materials and Devices, le 25 septembre 2024, l'étude révèle comment les collecteurs de courant photothermiques et les électrodes en suspension permettent à la batterie de générer sa propre chaleur et de maintenir des performances stables dans les climats froids. Le système utilise des matériaux à base de noir de Ketjen pour convertir la lumière du soleil en énergie thermique, offrant ainsi une solution pratique pour le stockage de l'énergie dans les régions polaires et froides.
L'innovation principale de cette étude est l'intégration de matériaux photothermiques dans les collecteurs de courant de la batterie, ce qui lui permet de s'auto-chauffer et de fonctionner efficacement à basse température. Les collecteurs à base de noir de Ketjen absorbent la lumière du soleil sur un large spectre (efficacité de 98 % de 200 à 2500 nm), générant rapidement de la chaleur qui fait passer la température du cœur de la batterie de -18 °C à 20 °C en seulement 22 minutes. La chaleur est ensuite répartie uniformément par des électrodes de suspension à haute conductivité thermique. Pour améliorer la stabilité, le système comprend un concentrateur de lumière et un mécanisme de contrôle de la température, ce qui permet à la batterie de maintenir une température centrale de 20°C pendant les cycles de charge-décharge, même lorsque les températures externes fluctuent entre -5°C et 5°C. Cette technologie répond efficacement aux limites électrochimiques auxquelles sont confrontées les batteries aqueuses dans les régions froides, offrant une solution viable pour le stockage de l'énergie à grande échelle.
Ce travail est une réussite conjointe de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) et de l'Université de technologie avancée de Shenzhen (SUAT). Le chercheur principal, le Dr Dawei Wang, ancien chercheur à l'UNSW, intégrera les ressources intellectuelles et les plates-formes technologiques de la SUAT et de l'UNSW pour permettre l'application de la technologie. Il a déclaré : "Nous nous efforçons d'encourager la conception innovante de la technologie : "Nous nous efforçons d'encourager la conception innovante de technologies à consommation énergétique nette zéro. Dans cet exemple particulier, nous avons esquissé le concept et fabriqué le système qui permet de chauffer un dispositif de batterie complexe grâce à l'énergie solaire. Nous espérons que l'application de cette solution répondra à la demande industrielle émergente de batteries à haute température".
Cette avancée dans la technologie des batteries est très prometteuse pour l'extension de l'utilisation des batteries aqueuses dans le stockage de l'énergie à l'échelle du réseau, en particulier dans les régions froides. Grâce à leurs performances accrues à basse température, ces batteries pourraient être déployées dans les régions polaires, offrant ainsi une alternative rentable et durable aux systèmes lithium-ion. L'intégration de la technologie photothermique ouvre la voie à d'autres innovations dans les mécanismes d'auto-échauffement des batteries, augmentant ainsi l'efficacité énergétique dans toute une série d'applications, du stockage des énergies renouvelables aux véhicules électriques fonctionnant dans des climats froids.
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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