Des acides alimentaires pour améliorer les batteries lithium-ion

Des chercheurs australiens ont développé un nouveau composant de batterie utilisant des acides issus de l’alimentation, comme ceux présents dans les fruits et le vin. L’innovation pourrait rendre les batteries lithium-ion plus efficaces, abordables et durables. L’étude explore une alternative au graphite traditionnel, en utilisant des matériaux plus accessibles et respectueux de l’environnement.

Les batteries lithium-ion sont essentielles pour le stockage d’énergie, mais leur production actuelle pose des défis environnementaux et économiques. Les chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) ont trouvé une solution innovante en utilisant des acides alimentaires comme l’acide tartrique et l’acide malique pour créer un nouveau type d’électrode.

«Nous avons développé une électrode qui peut augmenter significativement la capacité de stockage d’énergie des batteries lithium-ion en remplaçant le graphite par des composés dérivés d’acides alimentaires.» explique le professeur Neeraj Sharma, principal chercheur de l’étude.

L’approche présente plusieurs avantages :

• Utilisation de matériaux facilement disponibles
• Réduction des déchets alimentaires
• Processus de fabrication moins toxique

En Australie, les déchets alimentaires coûtent environ 36,6 milliards de dollars par an à l’économie et représentent 3% des émissions annuelles de gaz à effet de serre. L’utilisation de déchets pour fabriquer des composants de batteries pourrait avoir un impact positif sur l’environnement et l’économie.

Une technologie en développement

L’équipe de recherche travaille actuellement à l’optimisation d’une cellule de batterie à couche unique, similaire à celle utilisée dans un téléphone portable. La technologie pourrait potentiellement être appliquée à différents types de batteries, y compris les batteries sodium-ion.

Le professeur Sharma souligne l’importance de diversifier les approches : «Il ne s’agit pas d’avoir une solution unique pour tous nos besoins en matière de batteries. Il s’agit plutôt d’avoir différentes technologies de batteries pour différentes applications.»

Les prochaines étapes de la recherche comprennent :

• L’augmentation de la production
• Le passage à des cellules de batterie plus grandes
• Des tests de cycles de charge/décharge à différentes températures

Ces étapes sont importantes pour démontrer la viabilité industrielle de la technologie et permettre son optimisation.

Perspectives futures : du café aux batteries

L’équipe de recherche explore également l’utilisation d’autres déchets biologiques pour créer de nouveaux matériaux d’électrode. Par exemple, ils ont travaillé sur la pyrolyse de marc de café pour fabriquer des anodes de batteries lithium-soufre.

«Nous avons travaillé avec le professeur Veena Sahajwalla pour pyrolyser le marc de café afin de l’utiliser comme source de carbone pour fabriquer des anodes dans les batteries lithium-soufre.» précise une nouvelle fois le professeur Sharma.

Cette approche pourrait contribuer à réduire les plus de huit millions de tonnes de marc de café qui finissent dans les décharges chaque année dans le monde.

Malgré les avancées, plusieurs défis restent à relever :

1. La gestion de la variabilité des matières premières issues de déchets
2. L’optimisation des processus de recyclage des batteries en fin de vie
3. L’adaptation de la technologie à différentes applications et échelles

Le recyclage des batteries reste un enjeu majeur. Actuellement, le processus est énergivore et utilise des produits chimiques agressifs. Les chercheurs explorent des moyens de réutiliser les matériaux des batteries usagées pour en créer de nouvelles, minimisant ainsi l’impact environnemental.

«En comprenant la chimie des batteries, nous pouvons améliorer leurs propriétés physiques et augmenter leur capacité de stockage d’énergie, leur conductivité ionique ou leur stabilité structurelle.» conclut le professeur Sharma.

La recherche sur l’utilisation d’acides alimentaires dans les batteries lithium-ion ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de technologies de stockage d’énergie plus durables et efficaces. En combinant l’innovation scientifique avec la valorisation des déchets, l’approche pourrait contribuer à relever les défis énergétiques et environnementaux actuels.

Alors que la demande en batteries continue de croître, notamment pour soutenir le développement des énergies renouvelables, des innovations comme celle-ci jouent un rôle clé dans la transition vers un avenir énergétique plus propre et durable.

Source : UNSW