Sous la direction de l’université RMIT, un groupe de scientifiques et de partenaires industriels de différents pays a créé une batterie à eau recyclable qui ne présente aucun risque d’incendie ou d’explosion.
Pour qu’une technologie de batterie soit commercialisée, elle doit répondre à un certain nombre de caractéristiques qui constituent une enveloppe minimale et garantissent son utilisation dans les véhicules électriques : longue durée de vie, taille et poids réduits, charge rapide et efficace, fonctionnalité dans une grande variété d’environnements, sécurité et viabilité économique.
La sécurité est un aspect crucial. La fiabilité et la stabilité sont essentielles, car il s’agit de dispositifs qui stockent de grandes quantités d’énergie dans des espaces réduits. Une conception sûre permet d’éviter les risques d’incendie ou d’explosion, protégeant ainsi les passagers. En outre, l’intégrité des batteries garantit la durabilité du véhicule et ses performances optimales. Cette caractéristique est également essentielle pour que les acheteurs fassent confiance à cette technologie et l’adoptent.
L’eau garantit la sécurité
Les batteries lithium-ion sont actuellement la technologie dominante sur le marché en raison de leur développement technologique avancé. Cependant, leur application à grande échelle peut être limitée par les risques liés aux composants volatils qui les constituent.
Une équipe de scientifiques et de partenaires industriels, coordonnée par l’université australienne RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), a développé des batteries aqueuses innovantes qui sont recyclables et se distinguent par leur sécurité, car elles sont résistantes au feu et à l’explosion.
Le professeur Tianyi Ma, directeur de la recherche, a déclaré que ces batteries sont à l’avant-garde d’une nouvelle génération de dispositifs de stockage de l’énergie. Ces avancées promettent une amélioration considérable des performances et de la longévité de la technologie, marquant ainsi une étape importante pour l’industrie. «Ce que nous concevons et fabriquons est appelé batteries métal-ion aqueuses ou batteries à eau», a-t-il déclaré dans un communiqué.
Les chercheurs ont choisi d’utiliser de l’eau au lieu d’électrolytes organiques pour faciliter le déplacement des ions entre les électrodes des batteries. Le risque d’incendie ou d’explosion est ainsi éliminé, contrairement aux batteries lithium-ion conventionnelles. «Nos batteries sont démontées en toute sécurité et les matériaux peuvent être réutilisés ou recyclés», explique M. Ma.
La facilité avec laquelle les batteries à l’eau peuvent être produites rend possible leur fabrication à grande échelle. «Nous utilisons des matériaux tels que le magnésium et le zinc, qui sont abondants dans la nature, peu coûteux et moins toxiques que ceux utilisés dans d’autres types de piles, ce qui contribue à réduire les coûts de fabrication et les risques pour la santé humaine et l’environnement», ajoute-t-il.
Afin de surmonter plusieurs obstacles techniques, tels que l’amélioration de la capacité de rétention d’énergie et l’allongement de la durée de vie, l’équipe a mis au point une série de prototypes de piles miniaturisées pour une recherche évaluée par des pairs.
Certains de ces travaux sont décrits dans la revue Advanced Materials. Les chercheurs ont notamment réussi à éliminer un problème majeur : la croissance de dendrites qui peuvent provoquer des courts-circuits et d’autres défaillances graves susceptibles de détruire la batterie. Pour ce faire, ils ont appliqué une couche d’oxyde de bismuth sur les composants endommagés de la batterie. Cette couche agit comme un bouclier qui empêche la création de dendrites.
En conséquence, la longévité des batteries a considérablement augmenté, atteignant des niveaux comparables à ceux des batteries lithium-ion commerciales d’aujourd’hui. Les batteries à l’eau deviennent un choix parfait pour les applications pratiques qui nécessitent une utilisation intensive et rapide.
«Avec une capacité impressionnante et une durée de vie prolongée, nous avons non seulement fait progresser la technologie des batteries, mais aussi intégré avec succès notre conception à des panneaux solaires, démontrant ainsi un stockage efficace et stable de l’énergie renouvelable», explique t-il.
L’équipe continue de travailler sur la conception de la batterie à eau, en réduisant l’écart avec les batteries lithium-ion en termes de densité énergétique, afin d’obtenir la plus petite empreinte possible par unité d’énergie stockée.
Source : RMIT University, Online Library