La batterie à eau chinoise a une capacité énergétique presque deux fois supérieure à celle des piles au lithium

Les batteries aqueuses utilisent l’eau comme solvant pour les électrolytes, ce qui améliore la sécurité des batteries.

Image représentative de piles aqueuses. DICP

Des chercheurs chinois ont mis au point une batterie à base d’eau, qui serait beaucoup plus sûre et économe en énergie que les batteries au lithium non aqueuses « hautement inflammables ».

Fait intéressant, les chercheurs affirment que ces nouvelles batteries seront deux fois plus denses en énergie que les options lithium-ion traditionnelles. Cela pourrait révolutionner l’industrie des véhicules électriques.

En outre, les batteries aqueuses utilisent l’eau comme solvant pour les électrolytes, ce qui renforce leur sécurité. Les batteries lithium-ion traditionnelles non aqueuses ont une densité énergétique élevée, mais leur sécurité est compromise en raison des électrolytes organiques inflammables qu’elles utilisent, un composant qui permet à la batterie de se charger et de se décharger.

Densité énergétique plus faible

Cependant, les batteries aqueuses ont généralement une densité énergétique plus faible en raison de la solubilité limitée de l’électrolyte et de la faible tension de la batterie.

Aujourd’hui, des chercheurs chinois ont mis au point une batterie aqueuse à haute densité énergétique basée sur le transfert multi-électronique d’halogènes.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur LI Xianfeng de l’Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le groupe du professeur FU Qiang, également du DICP, a mis au point une cathode à transfert multi-électronique basée sur le brome et l’iode.

Selon une nouvelle étude publiée dans Nature Energy, cette cathode a atteint une capacité spécifique de plus de 840 Ah/L et une densité énergétique allant jusqu’à 1200 Wh/L sur la base du catholyte lors d’essais de batteries complètes.

Les chercheurs ont utilisé une solution halogène mixte

Pour améliorer la densité énergétique des batteries aqueuses, les chercheurs ont utilisé comme électrolyte une solution mixte d’halogènes composée d’ions iodure (I-) et d’ions bromure (Br-). Ils ont mis au point une réaction de transfert multi-électronique, transférant I- à l’élément iode (I2) puis à l’iodate (IO3-).

Les chercheurs ont expliqué que pendant le processus de charge, les I- étaient oxydés en IO3- du côté positif, et que les H+ générés étaient conduits vers le côté négatif sous la forme d’un électrolyte de soutien. Au cours du processus de décharge, les H+ sont conduits du côté positif et les IO3- sont réduits en I-.

Le processus

La cathode à transfert multi-électronique développée avait une capacité spécifique de 840 Ah/L. En combinant la cathode avec du Cd métallique pour former une batterie complète, les chercheurs ont obtenu une densité énergétique allant jusqu’à 1200 Wh/L sur la base du catholyte développé.

Selon les chercheurs, le Br- ajouté à l’électrolyte peut générer du bromure d’iode polaire (IBr) pendant le processus de charge, ce qui facilite la réaction avec H2O pour former IO3-.

Pendant la décharge, IO3- pouvait oxyder Br- en Br2 et participer à la réaction électrochimique pour réaliser une décharge rapide et réversible de IO3-. Par conséquent, le bromure intermédiaire formé pendant le processus de charge et de décharge a optimisé le processus de réaction, améliorant efficacement la cinétique et la réversibilité de la réaction électrochimique.

Le cycle de vie des batteries pourrait être prolongé jusqu’à 1 000 cycles

Selon le SCMP, lorsque les chercheurs ont testé leur électrolyte avec une anode en vanadium, ils ont constaté que le cycle de vie des batteries pouvait être prolongé jusqu’à 1 000 cycles, « ce qui démontre une stabilité significative ».

Les scientifiques ont également indiqué que la densité énergétique de leurs batteries « dépassait même celle de certains matériaux d’électrodes solides » et que leur coût pouvait être comparable à celui des batteries au lithium traditionnelles.

Ils affirment que leurs travaux démontrent qu’il est possible de mettre au point des batteries aqueuses à haute densité énergétique et qu’ils offrent une option de développement pour le stockage de l’énergie à l’échelle du réseau et même pour les véhicules électriques.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche