Les batteries jetables qui sont disponibles sur le marché ont un support de charge basé sur le zinc, et sont donc des piles alcalines. Le problème de durabilité de ce genre de pile réside justement dans cette partie alcaline. Afin de le contourner, une équipe de chercheurs a eu l’idée de concevoir des piles zinc-air rechargeables. Ce nouveau concept pourrait profiter aussi bien aux réseaux électriques qu’à l’environnement.

Le problème avec les batteries classiques est que la réaction chimique durant la décharge ne permet pas la réaction inverse. Pour arriver au résultat souhaité, les scientifiques ont dû modifier les réactifs agissants durant la réaction de décharge. Dans les faits, ils ont changé la structure de l’électrolyte.

Bientôt des batteries au soufre ?
Photo de Brett Jordan – Unsplash

Ils ont réussi à mettre au point le prototype de pile au zinc rechargeable le mois dernier. Les premiers résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Science.

Utiliser du trifluorométhanesulfonate comme électrolyte

Lorsqu’une pile alcaline se décharge, une des électrodes devient inutilisable à cause de la formation des carbonates. De plus, le zinc ne revient pas à sa place initiale, mais forme plutôt des dendrites. Les dendrites sont des sortes d’épines qui peuvent causer un court-circuit dans le générateur électrique.

Le seul moyen de concevoir une pile rechargeable est donc d’empêcher la formation des dendrites et des carbonates. L’élément clé de la batterie étant l’oxygène, les chercheurs ont pensé à y introduire de l’oxygène pur, mais le problème des dendrites demeure.

Pour limiter la formation de ces derniers, les scientifiques ont alors changé la structure de l’électrolyte. Ils ont opté pour du trifluorométhanesulfonate, qui est une substance légèrement hydrofuge ou hydrophobe.

Des applications possibles sur d’autres matériaux ?

Le nouvel électrolyte a causé des réactions inattendues lors du déchargement. Durant l’utilisation, les dendrites qui se sont formées étaient de faible quantité. En outre, des fibres de peroxyde se créaient et disparaissaient ensuite durant la recharge.

L’avantage de cette nouvelle pile est qu’elle peut fonctionner pour une durée moyenne de 1.600 heures. Son prix est également abordable, car le zinc est abondant et peu onéreux. Par contre, son inconvénient est que son cycle de charge/décharge ne dure que 20 h.

Au terme de la recherche, les experts ont appris que le même procédé pourrait être appliqué sur d’autres métaux comme le magnésium ou l’aluminium.


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