« Le développement de catalyseurs de cathode pour batteries à air-zinc performants et économiques est impératif« , a déclaré Zhonghua Xiang, professeur à l’Université de Technologie Chimique de Pékin. « Actuellement, les batteries à air-zinc n’occupent toujours pas le marché, car elles sont limitées à la fois en termes de stabilité et de densité énergétique. »
Les défis des batteries à air-zinc
Le professeur Xiang a expliqué que les batteries à air-zinc ne peuvent fonctionner que pendant un temps très limité à haute densité de courant, en raison de nombreux problèmes liés à leur cathode, anode et électrolyte.
« La cathode à air est essentielle pour la durée de vie des batteries à air-zinc », a précisé Zhonghua Xiang. « La construction de l’interface triphasée (gaz-liquide-solide) est la clé pour une longue durée de vie des batteries à air-zinc ».
Pour la cinétique, une réaction triphasée (gaz-liquide-solide) se produit sur la cathode à air, l’ORR nécessite un environnement relativement hydrophobe et un chemin de diffusion de gaz efficace. Au cours d’un cycle de longue durée, les sites actifs de l’ORR peuvent être inondés et conduire à une activité ORR plus faible, ce qui entraîne la dégradation de la décharge.
La stratégie sans pyrolyse
« Pour une production efficace de catalyseurs de cathode à air avec des performances supérieures, nous avons développé de manière créative une stratégie sans pyrolyse. La stratégie sans pyrolyse peut éviter efficacement la reconfiguration structurelle pendant le processus de pyrolyse », a ajouté le prof. Xiang. « Dans cet article, nous créons des structures poreuses plus hiérarchiques pour la catalyse sans pyrolyse, ce qui stimule efficacement le transport du réactif (O2) et du produit (H2O). »
En synthèse
« Les batteries à air-zinc sont étudiées depuis des décennies, mais, malgré une quantité considérable de recherches, leur commercialisation n’a toujours pas augmenté de manière significative », a conclu le chercheur chinois. « Pour faire avancer le domaine, nous nous tournons vers la stratégie sans pyrolyse. La stratégie sans pyrolyse a surmonté certains problèmes de la cathode de la batterie à air-zinc dans les travaux de recherche récents, et des travaux similaires sont également en cours dans notre groupe. »
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que les batteries à air-zinc ?
Les batteries à air-zinc sont des dispositifs de stockage d’énergie qui utilisent l’oxygène de l’air et le zinc pour générer de l’électricité. Elles sont prometteuses en raison de leur haute densité énergétique, mais elles sont actuellement limitées en termes de stabilité et de durée de vie.
2. Quels sont les défis des batteries à air-zinc ?
Les batteries à air-zinc ont de nombreux problèmes liés à leur cathode, anode et électrolyte. Elles ne peuvent fonctionner que pendant un temps très limité à haute densité de courant. La construction de l’interface triphasée (gaz-liquide-solide) est essentielle pour leur durée de vie.
3. Qu’est-ce que la stratégie sans pyrolyse ?
La stratégie sans pyrolyse est une méthode de production de catalyseurs de cathode à air qui évite la reconfiguration structurelle pendant le processus de pyrolyse. Elle permet de créer des structures poreuses hiérarchiques qui stimulent le transport du réactif (O2) et du produit (H2O).
4. Pourquoi la stratégie sans pyrolyse est-elle importante ?
La stratégie sans pyrolyse a surmonté certains problèmes de la cathode de la batterie à air-zinc dans les travaux de recherche récents. Elle est considérée comme une avancée importante pour améliorer la performance et la durée de vie des batteries à air-zinc.
5. Quel est l’avenir des batteries à air-zinc ?
Malgré des décennies de recherche, la commercialisation des batteries à air-zinc n’a pas augmenté de manière significative. Cependant, des travaux similaires à la stratégie sans pyrolyse sont en cours, ce qui pourrait conduire à des avancées significatives dans le domaine.
Source : Zhonghua Xiang, professeur à l’Université de Technologie Chimique de Pékin
Article : « Title of original paper: A Mass Transfer-Enhanced Pyrolysis-Free Bifunctional Catalyst to Boost Ultralong Lifespan Zinc-Air Batteries » – DOI: 10.34133/energymatadv.0061
