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Les chercheurs de l’université d’Uppsala ont mis au point un nouveau type de batterie expérimentale à protons, construite avec des composants entièrement organiques, ce qui la rend beaucoup plus écologique. De plus, elle peut être chargée en quelques minutes et peut fonctionner à très basses températures.

Une batterie expérimentale aux protons

La plupart des batteries, comme l’a batterie lithium-ion, sont fabriquées avec des métaux qui doivent être extraits et raffinés, ce qui est très dommageable pour l’environnement. Et puis il y a aussi le problème de leur élimination en toute sécurité.
Les chercheurs de cette nouvelle étude ont donc entrepris de créer des piles organiques, composées d’éléments plus faciles à trouver dans la nature. Dans ce cas, la matière active est un groupe de composés organiques appelés quinones. Ceux-ci sont souvent utilisés par les bactéries et les plantes dans des processus comme la photosynthèse et la respiration cellulaire.
Pour cette nouvelle conception, les électrodes sont faites de polymères solides de certaines quinones. Elles sont immergées dans une solution acide et aqueuse qui agit comme l’électrolyte, permettant aux électrons de passer de la cathode à l’anode. C’est le même mécanisme de base que celui des piles au lithium-ion, sauf que cette conception permet de faire circuler les ions d’hydrogène. Comme ces ions ne contiennent que des protons, ce système est appelé batterie à protons.

Un petite batterie de 60 mAh

Mais vous n’alimenterez pas exactement votre voiture ou même votre téléphone avec cette nouvelle batterie. Ce n’est qu’une petite pile bouton, et avec une capacité de 60 mAh, qui est souvent utilisé dans les montres intelligentes.
Cela dit, ce prototype de pile bouton a ses avantages. Outre le fait qu’elle est organique, elle se charge rapidement, atteignant sa pleine capacité en seulement 100 secondes. Des tests ont montré qu’elle pouvait supporter 500 cycles de charge et décharge tout en conservant la majeure partie de sa capacité. L’équipe affirme que l’électrolyte qui se trouve dans cette batterie, est plus sûre que les autres et qu’elle n’explosera pas et ne prendra pas feu. De plus, cette batterie peut continuer à fonctionner à des températures très basses.
« Comme beaucoup de gens le savent, je suis sûr que les performances des batteries standard diminuent à basse température », explique Christian Strietzel, premier auteur de cette étude. « Nous avons démontré que cette pile aux protons organiques. conserve ses propriétés jusqu’à -24 °Celsius ».

Un preuve de concept

Selon l’équipe, cette batterie est une bonne preuve de concept, mais l’optimisation pourrait améliorer sa tension et ses capacités, et l’utilisation d’autres quinones pourrait également aider à la rendre plus puissante.
« Il reste encore beaucoup de développement à faire sur cette batterie avant qu’elle ne devienne un article ménager; cependant, la batterie aux protons que nous avons développée est un grand pas vers la fabrication de batteries organiques plus respectueuses de l’environnement », dit Strietzel.
Cette recherche a été publié dans Angewandte Chemie.
Source : Uppsala University
Crédit photo : Pixabay