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Les batteries zinc-air sont d’excellents dispositifs de stockage de l’énergie, mais elles ont un défaut; elles ne sont généralement pas rechargeables. Une équipe dirigée par l’université de Münster a maintenant mis au point une nouvelle chimie zinc-air qui rend ce type de batterie plus efficace et rechargeable.

Un nouvelle chimie pour les batteries zinc-air

Contrairement à la plupart des batteries, qui contiennent tous leurs composants vitaux à l’intérieur de la cellule, les batteries zinc-air dépendent de l’oxygène de l’air ambiant. D’une certaine manière, elles « respirent » l’oxygène qui interagit avec la cathode, produisant des molécules qui traversent l’électrolyte alcalin pâteux et réagissent avec l’anode de zinc pour générer un courant électrique.
Le problème est que l’anode de zinc est « épuisée » après s’être oxydée, ce qui rend ce type de batterie non rechargeable. Certaines conceptions contournent ce problème en rendant les composants en zinc remplaçables ou en utilisant des catalyseurs à base de terres rares pour les rendre rechargeables, mais cela entraîne des coûts supplémentaires.
Pour cette nouvelle étude, des ingénieurs ont créé un nouvel électrolyte qui peut rendre ces batteries zinc-air rechargeables. Plutôt que d’avoir cette consistance plus pâteuse de la plupart des électrolytes de ce type de batterie, elles sont constituées d’un électrolyte plus liquide. Il est à base de sel de trifluorométhanesulfonate de zinc, ce qui le rend non alcalin, ce qui, selon l’équipe, le rend plus stable chimiquement – et surtout rechargeable.

Une alternative potentielle aux batteries au lithium-ion

« Notre électrolyte novateur, non alcalin, apporte une chimie rechargeable du peroxyde de zinc (ZnO2)/O2 jusqu’alors inconnue dans la batterie zinc-air », explique Wei Sun, chercheur principal de cette étude. « La batterie zinc-air offre une alternative potentielle à la technologie des batteries au lithium-ion, avec des avantages tels que le respect de l’environnement, une sécurité élevée et un faible coût ».
L’équipe indique que ces nouvelles batteries ont continué à fonctionner de manière stable pendant 320 cycles et 1 600 heures d’utilisation. Cela s’explique en partie par le fait que les anions hydrofuges de l’électrolyte, éloignent l’eau de la surface de la cathode, ce qui la rend plus stable.
C’est un développement intéressant, mais l’équipe reconnaît que cette conception est encore loin des applications pratiques. D’autres recherches sont nécessaires pour rendre ces batteries accessibles sur le marché et pour qu’elles puissent concurrencer les batteries lithium-ion.
Cette recherche a été publiée dans Science.
Source : University of Münster
Crédit photo : StockPhotoSecrets 

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