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Le lithium est cher, écologiquement nuisibles en grande quantité et a tendance à prendre feu de temps en temps. C’est la meilleure solution que nous ayons actuellement trouvée pour le stockage d’énergie pour les véhicules électriques et des appareils électroniques, mais d’autres alternatives existent, et celle qui semble la plus prometteuse est la batterie au potassium-métal.

Des batteries potassium-métal

En plus d’être bon marché et abondant, le potassium a tendance à être plus facile à utiliser, ce qui signifie que les coûts de fabrication sont inférieurs ainsi que les coûts des matériaux. En utilisant des anodes entièrement en métal potassique, ces batteries peuvent être construites avec des densités d’énergie (en volume et en poids) comparables à celles du lithium.
Jusqu’à présent, le problème était également présent dans les batteries au lithium: la formation de dendrites. Au fil du temps, alors que la batterie est chargée et déchargée encore, des morceaux de métal commencent à se fixer à l’anode. Cela ne se produit pas uniformément; de petites branches épineuses appelées dendrites commencent à se former et, finalement, elles deviennent suffisamment longues pour traverser la membrane isolante séparant l’anode de la cathode ce qui produit un court-circuit. Cela provoque une accumulation de chaleur puis des incendies, réduisant ainsi la durée de vie d’une batterie.

Une technique d’auto-guérison qui peut nettoyer des dendrites

Maintenant, une équipe de scientifiques du Rensselaer Polytechnic Institute de l’État de New York a déclaré avoir développé une technique d’auto-guérison qui peut nettoyer ces dendrites de l’anode pendant que vous chargez votre batterie pendant la nuit, les empêchant de s’allonger suffisamment pour causer des incendies. Ils croient qu’il est désormais possible de proposer des piles potassium-métal bon marché et ayant une longue durée de vie.
La technique de fabrication semble étrange, car elle consiste essentiellement à charger et décharger à un rythme élevé; exactement ce qu’on nous dit de ne pas faire si nous voulons prolonger la durée de vie de nos batteries au lithium. En procédant dans des circonstances contrôlées, les chercheurs disent qu’ils peuvent contrôler avec précision la chaleur dans la batterie, en l’élevant au point où le potassium ne fond pas, mais il active la diffusion de surface de manière à déplacer le métal hors du tas de dendrites en les lissant.

Un système de gestion d’une batterie

« Avec cette approche, l’idée est que la nuit ou à chaque fois que vous n’utilisez pas votre batterie, vous auriez un système de gestion de la batterie qui appliquerait cette chaleur localement ce qui permettrait aux dendrites de s’auto-guérir », a déclaré Nikhil Koratkar, un professeur en génie mécanique, en aérospatial et nucléaire à Rensselaer et auteur principal de ces recherches. « Je veux voir un changement de paradigme vers des batteries métalliques. Les batteries métalliques sont le moyen le plus efficace de fabriquer une batterie; cependant, à cause de ce problème de dendrite, elles ne sont pas réalisables. Avec le potassium, il y a plus d’espoir que cela puisse se réaliser. »
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source : Rensselaer Polytechnic Institute
Crédit photo : PXhere

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