Des chercheurs canadiens ont fait une percée décisive dans la mise au point de batteries de nouvelle génération fabriquées à partir de magnésium plutôt que de lithium.
Lorsque l’idée de créer des batteries à base de magnésium a été présentée pour la première fois en 2000 dans un article universitaire de référence, cette nouvelle conception ne fournissait pas une tension suffisante pour concurrencer les batteries lithium-ion, qui sont les plus utilisées sur le marché. Le magnésium est beaucoup plus abondant et moins coûteux que le lithium, ce qui favoriserait le stockage durable de l’énergie.
Aujourd’hui, l’équipe de Waterloo s’est rapprochée de la concrétisation des batteries au magnésium, qui pourraient être plus économiques et plus durables que les versions lithium-ion actuellement disponibles.
Linda Nazar, professeur au département de chimie et titulaire de la chaire de recherche du Canada sur les matériaux énergétiques à l’état solide, et Chang Li, chercheur postdoctoral dans le groupe Nazar, ont conçu un électrolyte qui permet d’obtenir une anode en magnésium très efficace. Li et Nazar ont collaboré avec UC Berkeley et Sandia National Labs pour cette recherche.
Les batteries se composent de trois éléments principaux : une cathode (le côté positif de la batterie), une anode (le côté négatif de la batterie) et une solution chimique appelée électrolyte qui permet le flux de charge électrique entre la cathode et l’anode.
Les premières recherches sur les piles à base de magnésium ont produit un volt, ce qui est inférieur à la tension de fonctionnement d’une pile AA standard (1,5 volt). L’électrolyte mis au point par Li et Nazar a permis d’obtenir jusqu’à trois volts, et une amélioration supplémentaire est attendue grâce à une conception encore meilleure de la cathode.
« L’électrolyte que nous avons mis au point nous permet de déposer des feuilles de magnésium avec une efficacité extrêmement élevée et il est stable à une tension plus élevée que celle testée avec succès auparavant », a indiqué M. Li. « Tout ce qu’il nous faut maintenant, c’est la bonne cathode pour réunir tous ces éléments. »
Si d’autres chercheurs ont obtenu quelques succès dans ce domaine, ces études ont utilisé des matériaux coûteux qu’il serait difficile d’adapter à un usage commercial. L’électrolyte conçu par Li et Nazar est peu coûteux et pourrait être rapidement mis à l’échelle pour le marché des batteries de nouvelle génération. Il est également non corrosif et ininflammable, deux problèmes posés par les itérations précédentes de l’électrolyte.
« Il s’agit d’une nouvelle étape importante sur la voie de la commercialisation d’une batterie fonctionnelle au magnésium », a ajouté M. Nazar. « Nous espérons que nos travaux nous permettront, à nous ou à quelqu’un d’autre, de découvrir et de mettre au point la bonne électrode positive qui complétera le puzzle de la batterie au magnésium. »
Leur recherche, intitulée « A Dynamically Bare Metal Interface Enables Reversible Magnesium Electrodeposition at 50 mAh cm-2 », a été publiée dans Joule le 6 décembre. DOI: S2542-4351(24)00502-6
Source: U. Waterloo
