De nouvelles batteries métal-air améliorées ouvrent la voie à une énergie plus propre
Dans un futur proche, les batteries devraient jouer un rôle crucial pour transformer la façon dont l'énergie est générée, stockée et utilisée. C'est en particulier le cas dans le secteur du transport, principal utilisateur de combustibles fossiles. La densité maximale d'énergie des batteries lithium-ion (Li-ion) actuelles est cependant limitée à cause des matériaux d'électrode, qui reposent sur l'intercalation chimique. Les batteries métal-air constituent une solution possible pour le stockage de l'énergie, car elles fournissent une énergie spécifique d'un ordre de grandeur supérieur à celle des batteries Li-ion actuelles. La batterie métal-air utilise une anode en métal pur et une cathode extérieure utilisant l'air ambiant. Le projet LI-AIR CATHODES (Engineering and design of novel tailored Li-air battery cathodes), financé par l'UE, a mis au point de nouveaux matériaux pour cathodes en étudiant le comportement des cellules métal-air grâce à l'utilisation de la spectroscopie d'impédance électrochimique. Cette approche a permis aux chercheurs de développer un modèle quantitatif des relations entre la chimie cathodique, la morphologie et les performances de la cellule. Les partenaires du projet ont également étudié la chimie et la morphologie des produits de réaction afin de déterminer la meilleure façon de produire des cellules dotées d'une longue durée de vie. Ils ont également étudié les batteries au sodium (Na) et les ont comparées aux batteries Li-air. Les résultats comprenaient un modèle validé pour les processus de charge et de décharge, à la fois pour les cellules Li-air et Na-air. Des catalyseurs prometteurs ont été analysés en étudiant les effets de la chimie et de la morphologie sur les tensions de charge/décharge de batteries rechargeables Li-oxyde. Des études ont également révélé la grande réversibilité et la longue durée de vie des batteries Na-air par rapport aux batteries Li-air. Les chercheurs ont utilisé des techniques de microscopie pour suivre la formation des produits de décharge, afin de mieux comprendre cette technologie pour le développement de prototypes. LI-AIR CATHODES a obtenu plusieurs résultats prometteurs pour la batterie Na-air, contribuant à créer un prototype utilisant le graphène (un matériau léger, bon marché et hautement conducteur). Ces résultats bénéficieront également à la communauté scientifique, en particulier dans les domaines de la chimie, de la physique, de la science des matériaux et de l'électrochimie.
Mots‑clés
Batteries métal-air, Li-ion, LI-AIR CATHODES, spectroscopie d'impédance électrochimique, batteries Na-air
