Des progrès pour les batteries au zinc

12 mai 2023

 

Les batteries lithium-ion sont omniprésentes et dominent le marché. Pour cause, elles disposent d’une densité énergétique supérieure se traduisant par des batteries plus légères et disposant d’une plus grande autonomie. Elles font l’objet de nombreuses recherches à travers le monde au vu de l’importance du stockage de l’énergie. Des chercheurs se penchent toutefois sur des alternatives potentielles. Une équipe internationale de chercheur a réussi à trouver un moyen de faire avancer, et de manière décisive, le développement des piles au zinc. Il s’agit ici de les rendre plus puissantes, plus sûres et aussi plus respectueuses de l’environnement. Afin de vous aider à y voir plus clair, faisons le point sur ces nouvelles technologies.

 

Les propriétés du zinc

Le zinc présente un certain nombre d’avantages. Tout d’abord, il est abondant, bon marché et profite d’une infrastructure de recyclage mature. Sa densité énergétique serait également supérieur à la solution lithium-ion.

Le zinc a déjà été utilisé pour la fabrication de batteries électriques. Il alimentait notamment les batteries non rechargeables, dites « alcalines ». Ces nombreuses utilisations ont permis de constater que le zinc rend les batteries plus sûres. Ce sont les raisons qui ont poussé les constructeurs à privilégier cet élément pour le stockage d’énergie.

 

Les spécificités des batteries au zinc

Les batteries fonctionnant au zinc peuvent stocker une grande quantité d’électricité. Mais en plus, elles n’ont pas besoin d’utiliser de solvants organiques inflammables, contrairement à d’autres technologies.

Les batteries au zinc présentent cependant quelques problèmes majeurs. Lorsqu’elles sont chargées à haute tension, l’eau présente dans le fluide électrolytique réagit et forme de l’hydrogène. Cette réaction déclenche une diminution de la performance et une pression excessive pouvant être dangereuse. De plus, des dépôts de zinc appelés « dendrites » peuvent également se former. Pour rappel, les dendrites sont des structures en forme d’aiguille qui limitent énormément la durée de vie des batteries, et qui présentent un fort risque d’incendie.

Découvrir la durée de vie des batteries lithium-ion.

 

Comme solution, des ingénieurs ont enrichi l’électrolyte aqueux avec des sels. Le but étant de maintenir la teneur en eau aussi faible que possible. Cependant, il s’est avéré que cette approche ralentie les processus de charge et de décharge des batteries.

Face à ces constats, des chercheurs ont mis au point une nouvelle approche pour les batteries au zinc. Ils ont notamment découvert que la concentration idéale en sels pour ces batteries doit être relativement faible : cinq à dix molécules d’eau par ion de sel positif. Ce choix a permis de minimiser l’épuisement de l’électrolyte et de prévenir la formation de dendrites, et ce, en accélérant la charge et la décharge des batteries.

 

Quel serait l’usage de ces batteries ?

Les batteries au zinc pourraient à l’avenir servir de stockage d’énergie dans les réseaux électriques pour corriger les fluctuations. Elles pourraient aussi être utilisées à destination des maisons individuelles. Pour le moment, ces batteries ne sont pas en mesure d’alimenter des véhicules électriques.

 

Quelles sont leurs perspectives de développement ?

Avant la commercialisation de ces batteries, des soucis d’optimisation des matériaux de cathode et de conception durable et efficace doivent être réglés. A ce jour, les résultats ont été obtenus en laboratoire sur des petits modèles de batteries. L’étape suivante consistera maintenant à développer cette technologie pour des batteries de grande taille.