Des chercheurs dirigés par Case Western ont annoncé une avancée majeure dans la technologie des batteries zinc-soufre, qui pourrait révolutionner le stockage de l'énergie en fournissant des alternatives plus sûres, plus durables et plus rentables aux batteries lithium-ion.
Dans une étude transformatrice publié Dans le cadre de la conférence Angewandte Chemie, des chercheurs dirigés par la Case Western Reserve University ont dévoilé une avancée significative dans la technologie des batteries zinc-soufre. Cette avancée pourrait ouvrir la voie à des solutions de stockage d'énergie plus sûres, plus durables et plus rentables, remplaçant potentiellement les batteries lithium-ion omniprésentes mais problématiques.
« Cette recherche marque une avancée majeure dans le développement de solutions de stockage d'énergie plus sûres et plus durables », a déclaré dans un communiqué Chase Cao, chercheur principal et professeur adjoint d'ingénierie mécanique et aérospatiale à la Case School of Engineering. communiqué de presse« Les batteries zinc-soufre aqueuses offrent le potentiel d’alimenter une large gamme d’applications — des systèmes d’énergie renouvelable à l’électronique portable — avec un impact environnemental réduit et une dépendance à l’égard de matériaux rares. »
Les batteries lithium-ion modernes, indispensables pour alimenter tous les appareils, des véhicules électriques aux appareils électroniques portables, présentent des inconvénients majeurs. Elles sont coûteuses, compliquées à fabriquer et reposent sur des matériaux relativement rares, ce qui peut poser des problèmes environnementaux et éthiques.
Les batteries zinc-soufre, à l’inverse, utilisent des matériaux plus abondants et moins chers, présentant ainsi une option plus durable.
Cependant, la viabilité commerciale des batteries zinc-soufre a été jusqu'à présent entravée par des problèmes tels que la corrosion des anodes de zinc, la faible conductivité et la croissance de dendrites. Ces dendrites peuvent provoquer des courts-circuits, entraînant une défaillance de la batterie, voire des incendies.
L'équipe de Cao a relevé ces défis de front. En introduisant deux additifs clés, l'éther méthylique de propylène glycol et l'iodure de zinc, les chercheurs ont obtenu des améliorations remarquables. Ces additifs ont permis d'augmenter la capacité énergétique de 20 %, d'améliorer la conductivité et la stabilité et d'inhiber la formation de dendrites de zinc.
« Ces additifs améliorent non seulement l’efficacité de la batterie, mais répondent également à des préoccupations de sécurité de longue date en atténuant la formation de dendrites », a ajouté Guiyin Xu, co-auteur principal et professeur à l’Université Donghua de Shanghai. « Le résultat est une batterie compacte à haute densité qui peut se recharger plus de fois sans dégradation significative. »
Les batteries zinc-soufre améliorées offrent une densité énergétique supérieure à celle de leurs homologues lithium-ion. Elles peuvent donc être plus petites et durer plus longtemps, ce qui pourrait être révolutionnaire pour le stockage d'énergie renouvelable et les appareils à forte demande qui nécessitent fiabilité et efficacité.
Les recherches de Cao portent notamment sur les applications de la robotique souple et des systèmes de détection avancés, qui nécessitent des batteries de grande capacité et durables. Par exemple, les robots nageurs d'inspiration biologique ont besoin de batteries légères et durables pour mener à bien de longues missions.
En tant que directeur du laboratoire Soft Machines and Electronics de Case Western Reserve, Cao étend également cette technologie de batterie à d'autres domaines innovants, notamment l'exploration spatiale, l'agriculture et l'élimination des débris spatiaux.
Réalisé en collaboration avec des chercheurs de l’Université Fudan de Shanghai et de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong, ce travail révolutionnaire souligne l’effort mondial visant à trouver des solutions énergétiques plus sûres et durables.