La recherche de batteries plus efficaces et durables est un sujet qui résonne dans la communauté scientifique et technologique. Des chercheurs de l’université Edith Cowan (ECU), en Australie, ont fait un pas important dans cette direction en mettant au point une nouvelle batterie zinc-air.
Les batteries au zinc ont été supplantées par les batteries lithium-ion, surtout dans les années 1990. Cependant, le zinc revient sur le devant de la scène en tant qu’option viable, et ce pour plusieurs raisons essentielles :
- Sécurité: Diminution du risque de surchauffe et de combustion.
- Coût: Le zinc est moins cher et plus abondant.
- Efficacité énergétique: Capacité à stocker plus d’énergie que les batteries lithium-ion.
La chimie à la base de l’innovation
L’équipe de l’ECU a travaillé sur une structure chimique complexe pour améliorer l’efficacité des batteries. La première couche est un réseau cristallin spongieux de cobalt, d’azote et de carbone, connu sous le nom de ZIF-67. La deuxième couche est un revêtement métallique composé de cobalt, de nickel, de fer et d’oxygène. Ces couches fonctionnent ensemble pour permettre à la cellule de la batterie de fournir efficacement 1,48 volt.
Ces batteries peuvent stocker environ 500 wattheures par kilogramme, soit près de trois fois plus que les batteries lithium-ion. Toutefois, en raison de la faible conductivité de l’air, ces batteries sont limitées dans la puissance qu’elles peuvent fournir à des appareils de plus grande taille.
Bien que des essais commerciaux à grande échelle aient déjà été menés, des défis techniques doivent être relevés pour amener cette technologie sur le marché de masse. L’extensibilité et l’amélioration des performances sont des obstacles qui doivent encore être surmontés.
Le zinc ne remplacera pas complètement le lithium dans les batteries, mais il pourrait réduire considérablement la demande mondiale de ce métal limité. La recherche d’alternatives au lithium est cruciale pour un avenir énergétique plus durable.
Plus d’informations sur le site particle.scitech.org.au
Pourquoi ont-elles été abandonnées dans les années 1990
Nous avons déjà compris que les piles au zinc font leur retour, mais nous devons comprendre pourquoi elles ont été principalement supplantées par les piles au lithium-ion dans les années 1990. Voici quelques raisons essentielles :
Densité énergétique plus élevée
Les batteries lithium-ion avaient une densité énergétique plus élevée que les batteries au zinc. Elles pouvaient donc stocker plus d’énergie dans un espace plus réduit, ce qui était particulièrement utile pour les appareils électroniques portables qui devaient être légers et compacts. Avec les nouvelles piles au zinc, ce n’est plus le cas.
Les possibilités de recharge
Les batteries lithium-ion sont plus faciles à recharger et ont une durée de vie plus longue en termes de cycles de charge et de décharge. Les piles au zinc traditionnelles étaient principalement des piles primaires, c’est-à-dire non rechargeables, ce qui les rendait moins pratiques pour les applications où la recharge est essentielle.
Stabilité et sécurité initiales
Bien que les batteries lithium-ion ne soient pas exemptes de problèmes de sécurité, tels que le risque d’incendie en cas d’endommagement ou de mauvaise manipulation, elles étaient considérées à leurs débuts comme plus sûres que les alternatives au zinc disponibles à l’époque.
Investissement dans la recherche et le développement
Des investissements importants ont été réalisés dans la recherche et le développement de technologies lithium-ion, motivés à la fois par les intérêts commerciaux et par les subventions gouvernementales. Cela a accéléré les améliorations de la technologie lithium-ion, la rendant encore plus attrayante pour une variété d’applications.
Aujourd’hui, grâce à ces nouvelles études, bon nombre de ces limites peuvent être supprimées.
