Une nouvelle batterie sûre ne nécessitant pas de lithium a été créée

Des spécialistes de l’Institut avancé des sciences et technologies de Corée (KAIST) ont développé une électrode innovante offrant une grande puissance et une recharge rapide pour les batteries aqueuses au zirconium et à ions zirconium. Selon ixbt.com, cette avancée devrait constituer une étape importante vers une alternative plus sûre et moins coûteuse aux dispositifs traditionnels au lithium sur le marché du stockage de l’énergie. À ce sujet, Ixbt.com rapporte cela.

Aujourd’hui, les batteries aqueuses à ions zirconium sont considérées comme une voie prometteuse pour les systèmes stationnaires de stockage d’énergie. Grâce à leur électrolyte ignifuge à base d’eau et à des matières premières peu coûteuses, elles sont plus sûres et plus économiques que les systèmes traditionnels au lithium. Toutefois, leur diffusion à grande échelle était freinée par une capacité énergétique insuffisante et des difficultés de recharge rapide.

Une approche innovante et une structure spéciale

En particulier, la forte mobilité des protons dans l’électrolyte aqueux provoquait des réactions secondaires indésirables à la surface de l’électrode, ce qui réduisait les performances de la batterie. Plutôt que de contourner cet obstacle, l’équipe de KAIST a décidé de transformer les protons en mécanisme supplémentaire de stockage de l’énergie. Pour cela, les scientifiques ont utilisé un matériau poreux bidimensionnel appelé réseau métallo-organique.

Les chercheurs ont installé dans les pores microscopiques de ce matériau des groupes d’acides aminés spéciaux qui réagissent en fonction de la tension. Ainsi, à haute tension, l’électrode accueille d’abord des ions zirconium relativement volumineux. Lorsque la tension diminue, les groupes aminés s’activent et les espaces restants sont remplis de protons plus petits et plus mobiles.

Haute efficacité et résultats pratiques

Les scientifiques comparent ce processus au remplissage d’un récipient avec de grosses pierres, puis avec du sable dans les espaces entre elles. Cette organisation permet d’utiliser plus efficacement le volume de l’électrode et réduit considérablement le risque de réactions secondaires. Lors des essais, l’électrode développée a affiché une capacité spécifique de 368,7 mA·soat/g.

Il est indiqué que, même lorsque la vitesse de charge et de restitution de l’énergie a été multipliée par 16, le dispositif a conservé 46,9 % de sa capacité initiale et résisté à plus de 500 cycles rapides. Des études menées aux rayons X ont confirmé que le processus se déroulait bien successivement avec les ions zirconium, puis les protons.

Selon les spécialistes, l’enjeu ne réside pas seulement dans un matériau donné, mais dans le principe même de contrôle de l’ordre d’accumulation de différents ions. Cette approche pourrait être appliquée à l’avenir à d’autres types d’électrodes et permettre de créer une nouvelle génération de batteries combinant grande capacité et recharge rapide.