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Des scientifiques australiens ont développé un électrolyte ininflammable pour les batteries potassium-ion, pour des applications dans les systèmes de stockage d’énergie de nouvelle génération au-delà de la technologie au lithium. Ces scientifiques écrivent que ce nouvel électrolyte à base de phosphate organique rend les batteries plus sûres et permet également un fonctionnement à des concentrations réduites, ce qui est une condition nécessaire pour les applications à grande échelle.

Un électrolyte ininflammable

La technologie au lithium-ion domine toujours les applications de stockage d’énergie, mais elle présente des inconvénients, par exemple le prix, les problèmes environnementaux et l’inflammabilité de l’électrolyte. Par conséquent, dans les technologies de prochaine génération, les scientifiques remplacent l’ion lithium par des ions plus abondants et beaucoup moins chers, comme l’ion potassium. Cependant, les batteries au potassium sont également confrontées à des problèmes de sécurité, et les électrolytes ininflammables ne sont pas encore disponibles pour eux.
Le scientifique des matériaux Zaiping Guo et son équipe de l’Université de Wollongong, en Australie, ont trouvé une solution. ils ont développé un électrolyte à base d’un matériau ignifuge et l’ont adapté pour une utilisation dans les batteries au potassium. Outre son ininflammabilité, il pourrait fonctionner dans des batteries à des concentrations adaptées pour des applications à grande échelle, écrivent les scientifiques.

Un électrolyte au phosphate de triéthyle

Ce nouvel électrolyte contient du phosphate de triéthyle comme seul composant. Cette substance est connue comme étant ignifuge. Il a été testé dans des batteries lithium-ion, mais seules des concentrations très élevées ont fourni une stabilité suffisante pour un fonctionnement à long terme, parce que le prix est trop élevé pour des applications industrielles.
L’industrie des batteries exige des électrolytes dilués, moins chers et garantissant de meilleures performances. En utilisant des ions potassium, les concentrations peuvent être réduites, ont rapporté les auteurs de cette étude. Ils ont combiné le solvant au phosphate avec un sel de potassium couramment disponible et ont obtenu un électrolyte qui ne brûle pas et qui permet un cycle stable à des concentrations de 0,9 à 2 moles par litre, qui sont des concentrations qui conviennent à des utilisations à plus grandes échelles, comme des applications pour des réseaux intelligents.

Une stabilité cyclique élevée

Selon les auteurs, la clé de cette performance était la formation d’une couche d’interphase à électrolyte solide uniforme et stable. Ils ont observé cette couche, qui assure l’opérabilité des électrodes, uniquement avec l’électrolyte au phosphate. Les électrolytes à base de carbonate conventionnels n’ont pas pu constituer cette couche. Les auteurs ont également signalé une stabilité cyclique élevée; tandis que, dans les mêmes conditions, l’électrolyte à base de carbonate classique, il s’est décomposé.
Guo et son équipe ont démontré que les batteries potassium-ion de nouvelle génération peuvent être sécurisées en utilisant un nouvel électrolyte inorganique à base de phosphate. Ils suggèrent que les électrolytes à base de retardateurs de flamme peuvent être développés davantage et pourraient être utilisés pour la conception d’autres d’autres systèmes de batteries ininflammables.
Cette recherche a été publiée dans Angewandte Chemie.
Source : Wiley
Crédit photo : Pixabay