Les piles en aluminium durent plus longtemps grâce à une nouvelle conception
"Cette nouvelle conception de batterie Al-ion montre le potentiel d'un système de stockage d'énergie durable, rentable et très sûr"
Les grandes batteries pour le stockage à long terme de l'énergie solaire et éolienne sont essentielles à l'intégration de sources d'énergie abondantes et renouvelables dans le réseau électrique américain. Toutefois, il n'existe pas de technologies de batteries sûres et fiables pour soutenir la poussée vers l'énergie durable et propre. Des chercheurs, dont les travaux sont publiés dans ACS Central Science, ont conçu une batterie aluminium-ion (Al-ion) rentable et respectueuse de l'environnement qui pourrait faire l'affaire.
Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont présentes dans de nombreux appareils électroniques grand public, notamment les outils électriques et les véhicules électriques. Ces batteries sont omniprésentes en raison de leur haute densité énergétique. Mais le coût du lithium est prohibitif pour les grands systèmes de batteries nécessaires au stockage de l'énergie à l'échelle des services publics, et l'inflammabilité des batteries Li-ion pose un risque considérable pour la sécurité. Les batteries Al-ion rechargeables sont des substituts potentiels pour des systèmes fiables de stockage d'énergie à long terme. Cependant, leur électrolyte le plus courant, le chlorure d'aluminium liquide, corrode l'anode en aluminium et est très sensible à l'humidité, qui exacerbe la corrosion. Ces deux facteurs contribuent à une mauvaise stabilité et à une baisse des performances électriques au fil du temps. Wei Wang, Shuqiang Jiao et leurs collègues ont donc voulu concevoir une batterie Al-ion améliorée sans ces limitations.
L'équipe a ajouté un sel de fluorure d'aluminium inerte à un électrolyte contenant des ions Al, le transformant ainsi en un électrolyte à l'état solide. Le sel de fluorure d'aluminium a une structure poreuse en trois dimensions, ce qui permet aux ions d'aluminium de traverser facilement l'électrolyte et d'augmenter la conductivité. En outre, lorsque les chercheurs ont construit leur batterie Al-ion, ils ont utilisé du carbonate de fluoroéthylène comme additif d'interface pour créer une fine couche solide sur les électrodes afin d'empêcher la formation de cristaux d'aluminium qui dégradent la santé de la batterie.
Lors des expériences, la résistance à l'humidité de la batterie ainsi que sa stabilité physique et thermique ont été améliorées, ce qui lui a permis de résister aux coups répétés d'un objet tranchant et à des températures atteignant 392 degrés Fahrenheit. La batterie Al-ion à l'état solide a également une durée de vie exceptionnellement longue, avec 10 000 cycles de charge et de décharge, tout en perdant moins de 1 % de sa capacité d'origine. En outre, la majeure partie du fluorure d'aluminium pouvait être récupérée par un simple lavage, puis recyclée dans une autre batterie aux performances légèrement réduites. La nouvelle batterie pourrait réduire le coût de production des batteries Al-ion et prolonger leur durée de vie, ce qui les rendrait plus pratiques.
"Cette nouvelle conception de batterie Al-ion montre le potentiel d'un système de stockage d'énergie durable, rentable et très sûr. La capacité de récupérer et de recycler des matériaux clés rend la technologie plus durable", explique M. Wang. Les chercheurs ajoutent que d'autres améliorations de la densité énergétique et du cycle de vie sont nécessaires avant la commercialisation.
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