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Les batteries, qu’elles soient utilisées dans nos téléphones portables ou nos voitures, sont devenues totalement indispensables dans notre société actuelle.

En image de titre ci-dessus : le Megapack de Tesla, un nouveau système de stockage d’énergie par batterie récemment développé, visant à soulager le réseau électrique mondial existant. En bref, la technologie présentée est conçue pour simplifier le processus d’installation de grands projets de stockage d’énergie.

Mais à présent, de nouvelles recherches démontrent qu’un tout nouveau type de batterie en aluminium amélioré pourrait offrir plusieurs avantages par rapport aux batteries classiques au lithium-ion, qui sont actuellement utilisées de manière globale. De plus, les coûts de production de la nouvelle batterie sont faibles et son impact environnemental n’est pas le même que celui des batteries que nous utilisons actuellement, en partie parce que cette dernière utilise des matériaux abondants et faciles à trouver, ce qui réduit notre dépendance aux ressources précieuses de la planète pour alimenter nos appareils électroniques.

Ce nouveau concept de batterie est particulièrement adapté aux systèmes d’alimentation à grande échelle (soit sur des sites où l’énergie produite à partir d’énergies renouvelables doit être stockée jusqu’à ce qu’elle soit utilisées, par exemple).

Car il faut savoir que, non seulement le lithium est rare, mais les batteries au lithium-ion utilisent aussi souvent du cobalt (qui est délicat et potentiellement dangereux à miner). Le passage à l’aluminium aurait plusieurs avantages, notamment en réduisant notre dépendance aux combustibles fossiles pour la production et le recyclage des batteries.

« Les coûts matériels et les impacts environnementaux que nous envisageons dans notre nouveau concept sont beaucoup plus bas que ce que nous voyons aujourd’hui, ce qui les rend utilisables à grande échelle, pour par exemple les parcs à cellules solaires ou le stockage de l’énergie éolienne », explique le physicien Patrik Johansson, de l’Université de technologie Chalmers, en Suède. « En outre, notre nouveau concept de batterie a une densité d’énergie deux fois plus grande que celle des batteries en aluminium à la pointe de la technologie », a-t-il ajouté.

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batterlie aluminium ecologique

Crédits : Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Bien entendu, les batteries en aluminium ne sont pas nouvelles, mais dans ce cas précis, les chercheurs ont remplacé le graphite (généralement utilisé comme cathode) par une molécule à base de carbone anthraquinone (la cathode absorbe les électrons lors de l’utilisation de la pile).

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Cela permet d’atteindre une densité d’énergie plus élevée, ce qui rend les batteries en aluminium beaucoup plus pratiques, durables et commercialement viables qu’elles ne l’étaient auparavant, bien qu’il reste encore beaucoup à faire pour améliorer le mélange chimique interne, notamment l’électrolyte qui encourage les ions à se déplacer entre les composants.

« Il reste du travail à faire avec l’électrolyte et le développement de meilleurs mécanismes de charge, mais l’aluminium est en principe un meilleur porteur de charge que le lithium, car il est multivalent – ce qui signifie que chaque ion ‘compense’ plusieurs électrons », explique Johansson.

Les chercheurs admettent cependant que pour l’instant, il ne s’agit que d’une preuve de concept et qu’il reste encore beaucoup de travail à effectuer avant de pouvoir commercialiser ces nouvelles batteries. Mais l’étude est prometteuse et montre que l’idée peut clairement fonctionner.

Les chercheurs suggèrent également que ces batteries en aluminium pourraient fonctionner aux côtés des batteries au lithium-ion dans certains scénarios, avec des systèmes capables de basculer entre les deux, en fonction de la demande en énergie et des cas d’utilisation spécifiques.

« Etant donné que le nouveau matériau de cathode permet d’utiliser un support de charge plus approprié, les batteries peuvent mieux utiliser le potentiel de l’aluminium. Nous continuons le travail en recherchant un électrolyte encore meilleur », a déclaré le physicien Niklas Lindahl, de l’Université de technologie de Chalmers.

Sources : Energy Storage Materials, Chalmers

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