Percée dans le domaine des piles rechargeables à base de zinc : une alternative plus sûre et durable
Un chercheur de la Case Western Reserve University fait progresser la technologie des batteries zinc-soufre
Les batteries rechargeables au lithium-ion alimentent tout, des véhicules électriques aux appareils portables. Mais de nouvelles recherches menées par la Case Western Reserve University suggèrent qu'une alternative plus durable et plus rentable pourrait résider dans les batteries à base de zinc.
Illustration schématique des piles aqueuses au zinc-soufre. À gauche : dans l'eau, à droite : avec des additifs à base de polymère et d'iodure de zinc. Les additifs améliorent la stabilité, réduisent la croissance des dendrites et augmentent la longévité de la batterie.
Chase Cao/Angewandte Chemie
Dans une étude publiée récemment dans la revue Angewandte Chemie, les chercheurs ont annoncé une avancée significative vers la création de batteries zinc-soufre à la fois performantes et peu coûteuses.
"Cette recherche marque une avancée majeure dans le développement de solutions de stockage d'énergie plus sûres et plus durables", a déclaré Chase Cao, chercheur principal et professeur adjoint d'ingénierie mécanique et aérospatiale à la Case School of Engineering. "Les batteries aqueuses zinc-soufre offrent la possibilité d'alimenter une large gamme d'applications - des systèmes d'énergie renouvelable à l'électronique portable - en réduisant l'impact sur l'environnement et la dépendance à l'égard des matériaux rares".
Les batteries lithium-ion, bien que largement utilisées, sont coûteuses, dépendent de matériaux relativement rares et sont complexes à fabriquer. En revanche, les batteries zinc-soufre utilisent des matériaux plus abondants et peu coûteux et posent moins de problèmes en matière d'environnement et de sécurité.
Toutefois, des problèmes tels que la corrosion de l'anode de zinc, la faible conductivité et la croissance des dendrites ont toujours entravé leur viabilité commerciale.
L'équipe de Cao a surmonté ces obstacles en introduisant deux additifs clés : l'éther méthylique de propylène glycol et l'iodure de zinc. Cette technologie a apporté plusieurs améliorations cruciales : une capacité énergétique accrue de 20 %, une conductivité et une stabilité améliorées et une inhibition de la croissance des dendrites de zinc.
Si les dendrites relient les côtés positif et négatif de la batterie, elles peuvent provoquer un court-circuit et un incendie - un autre problème majeur des batteries lithium-ion.
"Ces additifs améliorent non seulement l'efficacité des batteries, mais répondent également à des préoccupations de longue date en matière de sécurité en atténuant la formation de dendrites", a déclaré Guiyin Xu, professeur à l'université Donghua de Shanghai et coauteur principal de l'étude. "Le résultat est une batterie compacte et de plus haute densité qui peut se recharger plus de fois sans dégradation significative.
Les implications de cette avancée vont au-delà de l'accessibilité financière et de la sécurité. Les batteries zinc-soufre ont une densité énergétique plus élevée que leurs homologues lithium-ion, ce qui permet de concevoir des modèles plus petits et plus durables. Cela pourrait transformer le stockage des énergies renouvelables et les dispositifs qui exigent fiabilité et efficacité.
L'intérêt principal de M. Cao pour le développement de meilleures batteries concerne la robotique douce et les systèmes de détection avancés, qui dépendent tous deux de batteries de grande capacité et de longue durée de vie. Par exemple, il met au point des robots nageurs d'inspiration biologique, dont l'endurance repose sur des batteries durables et légères, capables d'assurer de longues missions sans défaillance - le robot ne peut pas s'épuiser en cours de mission, sinon il ne reviendra jamais. Cao, qui dirige le Soft Machines and Electronics Laboratory à la CWRU, développe également de nouvelles technologies pour l'exploration spatiale et l'agriculture, ainsi que pour l'élimination des débris spatiaux omniprésents et dangereux.
La recherche a également été menée avec des chercheurs de l'université Fudan de Shanghai et de l'université des sciences et technologies de Hong Kong.
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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