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L’humanité aura besoin de beaucoup de piles au lithium si les voitures électriques doivent prendre le relais dans quelques années, et c’est un problème car il y a peu de lithium de disponible dans les mines conventionnelles. En effet, ce métal alcalin se retrouve seulement dans quelques pays sur la Terre, notamment au Chili (35 %), en Australie (34 %), en Chine (18 %) et en Argentine (11,5 %). Il y en a également en Bolivie (27 %) et aux États-Unis.

Mais il y a peut-être une solution pour remédier à cette éventuelle pénurie: transformer les océans du monde en mines respectueuses de l’environnement où le lithium se retrouve à l’état de traces. Les scientifiques ont mis au point une technique de dessalement qui utiliserait des structures organométalliques (structures spongieuses à très grande surface) avec des pores sub-nanométriques pour capter les ions lithium tout en purifiant l’eau de l’océan. Cette approche imite la tendance des membranes cellulaires à se déshydrater sélectivement et à transporter des ions, emprisonnant le lithium tout en produisant de l’eau que vous pouvez boire.

Bien que le concept d’extraction du lithium ne soit pas nouveau, il serait beaucoup plus efficace et écologique. Nous n’aurions plus besoin de pomper de l’eau ou d’utiliser des produits chimiques nocifs (pour ne pas dire inefficaces). Au lieu de défigurer le paysage pour trouver des gisements minéraux, les fabricants de batteries auraient uniquement à utiliser suffisamment de filtres. Il pourrait même être utilisé tout simplement pour purifier l’eau, dans des endroits sur la Terre où des millions de personnes boivent à tous les jours de l’eau non potable, ce qui provoque parfois des épidémies de dysenteries.

Cette méthode nécessite beaucoup plus d’études avant d’être prête pour une utilisation dans le monde réel. Toutefois ses implications sont déjà claires; si cette approche de dessalement atteint une échelle suffisante grande, le monde aurait beaucoup plus de lithium de disponible pour les véhicules électriques, les téléphones, les appareils photo et autres produits utilisant des batteries. Cela réduirait l’impact environnemental de ces appareils. Alors que certains affirment que l’extraction du lithium existant annule une partie de l’éco-convivialité d’une voiture électrique, cette méthode pourrait vous permettre de conduire en vous sentant moins coupable.

Un nouvelle sorte de batterie

Toutefois, des chercheurs tentent depuis des années à mettre au point des batteries qui n’utiliseraient pas le lithium comme composant principal. C’est notamment le cas de chercheurs de l’Université du Maryland et de la US Army Research Laboratory. Ils ont développé pour la première fois une batterie lithium-ion qui utilise une solution eau-sel comme électrolyte, qui atteint l’objectif de 4,0 volts souhaitée pour les appareils électroniques domestiques, tels que les ordinateurs portables, les smartphones, ou les appareils photo. les risques d’incendies et d’explosion associés à certaines batteries lithium-ion non aqueuses disponibles sur le marché ne se produiraient plus.

«Dans le passé, si vous vouliez une source puissante d’énergie, vous deviez utiliser une batterie lithium-ion non aqueuse, mais cela mettait en péril votre sécurité. Si vous préfériez une solution sécuritaire, vous pouviez utiliser une batterie aqueuse comme le nickel / hydrure métallique, mais il fallait se contenter d’une source d’énergie plus faible », explique Kang Xu chercheur au laboratoire de l’armée américaine spécialisé dans l’électrochimie et la science des matériaux. « Maintenant, nous avons démontré que vous pouviez simultanément avoir accès à une source d’énergie puissante tout en étant sécuritaire.

Cette recherche fait suite à une recherche de 2015 publiés dans Science, qui a produit une batterie similaire de 3,0 volts avec un électrolyte aqueux mais qui n’atteignait pas des tensions plus élevées en raison du soi-disant «défi cathodique», dans lequel une extrémité de la batterie, faite de graphite ou de lithium, est dégradé par l’électrolyte aqueux. Pour résoudre ce problème et faire le saut de trois volts à quatre, l’auteur de cette recherche, Chongyin Yang, chercheur adjoint à l’Université du Maryland, a conçu un nouveau revêtement électrolytique en gel-polymère qui peut être appliqué sur le graphite ou l’anode au lithium.

Ce revêtement hydrophobe expulse les molécules d’eau à proximité de la surface de l’électrode et, lors de la première charge, se décompose et forme une interphase stable – un mince mélange de produits de la dégradation qui sépare l’anode solide de l’électrolyte liquide. Cette interphase, inspirée d’une couche générée dans des batteries non aqueuses, protège l’anode contre les réactions secondaires affaiblissant, permettant à la batterie d’utiliser des matériaux anodiques, tels que le graphite ou le lithium, et ainsi obtenir une meilleure densité énergétique.

Cette découverte pourrait nous permettre d’utiliser moins de lithium et donc de réduire les impacts environnementaux associés à l’extraction intempestive de ce métal alcalin, qui pour le moment, demeure l’unique source d’énergie fiable à haute densité.

[via engadget I Science Daily]