Entre les smartphones, les objets connectés et les voitures électriques, nous aurons encore besoin de beaucoup de batteries dans les années à venir. Et vu que la planète se porte déjà bien mal, c’est le moment de chercher des solutions plus performantes et plus écologiques pour alimenter nos nombreux appareils.
Justement, des chercheurs tentent de mettre au point un type de batterie en aluminium amélioré qui pourrait offrir plusieurs avantages par rapport aux batteries classiques au lithium-ion que nous utilisons actuellement.
Des batteries en aluminium plus puissantes et plus écologiques
La nouvelle batterie proposée par l’équipe de chercheurs a un coût de production plus bas et son impact sur l’environnement est moindre que celui des batteries que nous utilisons actuellement.
Cela s’explique en partie par le fait qu’elle utilise des matériaux abondants et faciles à trouver, de quoi freiner notre tendance à détruire la planète pour alimenter nos appareils électroniques. Ce nouveau concept de batterie conviendra particulièrement aux systèmes d’alimentation à grande échelle, comme les sites de production d’énergies renouvelables où l’on doit stocker l’énergie jusqu’à ce qu’elle soit prête à être exploitée.
En comparaison, le lithium-ion que nous utilisons actuellement pour nos batteries est non seulement rare, mais les batteries lithium-ion utilisent aussi souvent le cobalt, qui est délicat et potentiellement dangereux à miner. Le passage à l’aluminium, si les scientifiques atteignent leur objectif, aurait plusieurs avantages, notamment la réduction de 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 nettement moindres par rapport à ce que nous voyons aujourd’hui, ce qui les rend propices à une utilisation à grande échelle, comme dans les parcs à cellules solaires ou pour le stockage de l’énergie éolienne, par exemple”, 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’ aujourd’hui.”
Les piles en aluminium ne sont pas nouvelles, mais dans ce cas, les chercheurs ont remplacé le graphite généralement utilisé comme cathode, par l’anthraquinone. C’est ce qui permet d’atteindre cette densité d’énergie plus élevée, rendant du coup les batteries en aluminium beaucoup plus pratiques, plus durables et plus commercialement viables qu’elles ne l’étaient auparavant. Toutefois, il reste encore beaucoup à faire pour améliorer le mélange chimique interne, notamment l’électrolyte qui permet aux ions de se déplacer entre l’anode et la cathode.
“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.
Une batterie futuriste qu’il reste encore à parfaire
Pour le moment, la batterie est encore au stade de concept et il reste encore beaucoup à faire avant qu’on puisse l’utiliser. Dans leur rapport publié dans Energy Storage Materials, les chercheurs restent cependant optimistes, ils affirment que l’idée peut fonctionner. Ensuite il faudrait que nous abandonnions le lithium-ion pour profiter pleinement des avantages de ces nouvelles batteries en aluminium.
Selon les chercheurs, les batteries en aluminium pourraient bientôt fonctionner aux côtés des batteries au lithium-ion dans certains cas, où des systèmes seront capables de basculer entre les deux en fonction de la demande en énergie et des cas d’utilisation spécifiques.
“Étant donné que le nouveau matériau de la cathode permet d’utiliser un support de charge plus approprié, les batteries peuvent mieux utiliser le potentiel de l’aluminium”, explique le physicien Niklas Lindahl, de l’Université de technologie de Chalmers. “Maintenant, nous continuons le travail pour chercher un électrolyte encore meilleur.”