La première batterie à radicaux d’aluminium aqueux sûre et efficace

Une collaboration internationale entre l’Australie et la Chine s’emploie à développer une batterie révolutionnaire qui pourrait à terme redéfinir notre perception de l’énergie verte. Leur initiative pourrait non seulement transformer notre façon de consommer de l’énergie, mais également contribuer à la préservation de notre environnement.

Des équipes de l’Université Flinders en Australie et de l’Université de Sciences et Technologie de Zhejiang en Chine travaillent ensemble sur un projet de batterie à radicaux d’aluminium aqueux.

Ils ont récemment publié un article dans le Journal of American Chemistry, la revue phare de l’American Chemical Society, annonçant le premier stade de développement de ces batteries novatrices.

Un pas vers une énergie plus respectueuse de l’environnement

La majorité des batteries actuelles contiennent des matériaux dangereux qui, lorsqu’ils sont jetés dans les décharges ou ailleurs, peuvent polluer l’environnement. Des éléments comme le plomb, le cadmium et le mercure peuvent empoisonner les gens et les animaux, contaminer les sols et l’eau et perdurer dans l’environnement pendant longtemps. Cette batterie révolutionnaire pourrait être la solution à ces problèmes environnementaux.

Le Dr Kai Zhang, de l’Université de Sciences et Technologie de Zhejiang, et le laboratoire de recherche du Professeur associé Zhongfan Jia à l’Université Flinders, ont collaboré sur la chimie (électro)stable des radicaux dans l’électrolyte acide Lewis le plus utilisé (Al(Otf)3) et sur les tests de batteries.

Un nouveau concept de batterie

L’équipe a mis au point le premier design de batteries à radicaux d’aluminium qui utilisent des électrolytes à base d’eau. Ces derniers sont ignifuges et stables à l’air, fournissant une tension stable de 1.25 V et une capacité de 110 mAh g-1 sur 800 cycles avec seulement 0.028% de perte par cycle.

Le Professeur Zhongfan Jia, du Collège des Sciences et de l’Ingénierie de l’Université Flinders, espère utiliser des matériaux biodégradables pour le développement de ces batteries à l’emballage souple dans le futur, afin de rendre le produit sûr et durable.

Des avantages environnementaux notables

Les batteries à ions métalliques multivalents, y compris Al3+, Zn2+ ou Mg2+, utilisent des éléments abondants de la croûte terrestre et offrent une densité énergétique bien supérieure aux batteries lithium-ion (LIBs), affirme le professeur Jia.

« En particulier, les batteries à ions aluminium (AIBs) suscitent un grand intérêt car l’aluminium est le troisième élément le plus abondant (8.1%), ce qui fait des AIBs un système de stockage d’énergie potentiellement durable et à faible coût.« 

En synthèse

Alors que le besoin en énergies renouvelables et respectueuses de l’environnement ne cesse de croître, cette batterie à radicaux d’aluminium aqueux pourrait marquer un tournant décisif. Elle présente des avantages indéniables tels qu’une meilleure densité énergétique et l’utilisation de matériaux non toxiques et abondants. Cependant, des défis majeurs restent à relever, notamment l’amélioration de l’efficacité des cathodes et la compréhension plus approfondie des réactions (électro)chimiques.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une batterie à radicaux d’aluminium aqueux ?

Il s’agit d’une nouvelle technologie de batterie qui utilise des électrolytes à base d’eau et des radicaux d’aluminium. Elle est conçue pour être sûre, efficace et respectueuse de l’environnement.

Pourquoi cette batterie est considérée comme plus respectueuse de l’environnement ?

Contrairement aux batteries traditionnelles qui contiennent des matériaux toxiques, cette batterie utilise des éléments non toxiques et abondants dans la croûte terrestre, comme l’aluminium. De plus, les chercheurs envisagent d’utiliser des matériaux biodégradables dans la conception future de ces batteries, ce qui les rend encore plus durables.

Quels sont les défis associés à cette nouvelle technologie de batterie ?

Les défis principaux sont liés à l’efficacité des cathodes et à la compréhension des réactions (électro)chimiques dans les électrolytes. Il est nécessaire d’approfondir les recherches pour surmonter ces obstacles et maximiser le potentiel de cette technologie innovante.

L’article – Lewis Acid-Induced Reversible Disproportionation of TEMPO Enables Aqueous Aluminum Radical Batteries – a été publié dans le Journal of the American Chemical Society, le principal journal sur la chimie et les domaines d’interface de la science (facteur d’impact = 16,4).

Citation : Jiang, S. ; Xie, Y. ; Xie, Y. ; Yu, L.-J. ; Yan, X. ; Zhao, F.-G. ; Mudugamuwa, C. J. ; Coote, M. L. ; Jia, Z. ; Zhang, K., Lewis Acid-Induced Reversible Disproportionation of TEMPO Enables Aqueous Aluminum Radical Batteries. J. Am. Chem. Soc. 2023, doi.org/10.1021/jacs.3c04203