Les scientifiques développent la première batterie à base d’aluminium aqueux non toxique au monde. Cette nouvelle conception de batterie, qui utilise des électrolytes à base d’eau, offre une résistance au feu, une stabilité dans l’air et un potentiel de densité énergétique plus élevée que les batteries lithium-ion actuelles.
Des chercheurs australiens et chinois travaillent au développement de la première batterie à base d’aluminium aqueux non toxique, sûre et efficace, au monde.
Des équipes de l’Université Flinders en Australie du Sud et de l’Université scientifique du Zhejiang en Chine ont rendu compte de la première étape du développement de ces nouvelles batteries dans un nouvel article publié par le prestigieux Journal de chimie américainela revue phare de l’American Chemical Society.
La plupart des batteries contiennent des matières dangereuses et peuvent polluer l’environnement lorsqu’elles sont jetées dans des décharges ou ailleurs. Des matériaux comme le plomb, le cadmium et le mercure peuvent empoisonner les personnes et les animaux, contaminer les sols et l’eau, et rester longtemps dans l’environnement.
Le Dr Kai Zhang, de l’Université des sciences technologiques du Zhejiang, et le laboratoire de recherche du professeur agrégé Zhongfan Jia à Université de Flinders collaboré sur l'(électro)chimie des radicaux stables dans le cadre de Lewis le plus utilisé acide électrolyte (Al(Otf)3 et test de batterie.
L’équipe a développé le premier modèle de batteries radicalaires en aluminium qui utilisent des électrolytes à base d’eau ignifuges et stables à l’air, délivrant une tension de sortie stable de 1,25 V et une capacité de 110 mAh g.-1 plus de 800 cycles avec seulement 0,028 % de perte par cycle.
Le professeur Zhongfan Jia, du Collège des sciences et de l’ingénierie de l’Université de Flinders, espère utiliser des matériaux biodégradables pour le développement des batteries souples à l’avenir afin de rendre le produit sûr et durable.
Un graphique décrivant la recherche. Crédit : Université Flinders
Batteries métal-ion polyvalentes, y compris Al3+,Zn2+, ou Mg2+utilisent des éléments abondants de la croûte terrestre et fournissent une densité énergétique beaucoup plus élevée que les batteries lithium-ion (LIB), explique le professeur Jia.
« En particulier, les batteries aluminium-ion (AIB) attirent une grande attention car l’aluminium est le troisième élément le plus abondant (8,1%), ce qui fait des AIB potentiellement un système de stockage d’énergie durable et peu coûteux. »
Cependant, l’un des défis majeurs pour les AIB actuels est la lenteur du mouvement des Al.3+ complexes ioniques, ce qui conduit à des AIB avec une faible efficacité cathodique. Les polymères organiques conjugués sont des cathodes émergentes pour les AIB afin de résoudre le problème du transport des ions, mais leurs performances de sortie de tension de batterie restent médiocres.
Les radicaux stables sont une classe de molécules organiques électroactives qui ont été largement utilisées dans différents systèmes de batteries organiques. Le premier de ce type a été commercialisé par NEC® en 2012.
Le laboratoire Jia de l’université de Flinders a déjà développé des matériaux radicaux pour les LIB hybrides organiques, les batteries sodium-ion et les batteries entièrement organiques. Ces matériaux radicaux n’ont jamais été appliqués dans les AIB en raison d’un manque de compréhension de leur réaction (électro)chimique dans les électrolytes.
L’étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le Conseil australien de la recherche.
