Nouvelle avancée dans la technologie des batteries au zinc-ion

Amélioration significative de la performance des batteries au zinc-ion grâce à l’ajout de disodium maléate.

Une équipe de chercheurs de l’Académie des Sciences de Chine a récemment découvert une méthode pour améliorer la performance des batteries au zinc-ion. Cette découverte pourrait avoir des implications majeures pour l’avenir de l’énergie renouvelable.

Une étude récente révèle que l’ajout de disodium maléate (DMA) dans l’électrolyte d’une batterie au zinc-ion favorise la croissance de la texture Zn (002). Cette croissance inhibe efficacement la formation de dendrites de zinc, améliorant ainsi la réversibilité et la cyclabilité des batteries.

«Le DMA peut empêcher la croissance des dendrites de zinc nuisibles et améliorer la capacité des batteries à être rechargées et utilisées plusieurs fois», a précisé le Dr. LI ZHAO Qian, membre de l’équipe de recherche.

Les batteries au zinc-ion : un potentiel énorme

Les batteries au zinc-ion (AZIBs) suscitent aujourd’hui une attention considérable en raison de leur sécurité, fiabilité et rentabilité. Cependant, la croissance importante des dendrites de zinc et les réactions secondaires sévères constituent un obstacle majeur à leur commercialisation à grande échelle.

Le plan cristallin Zn (002) possède une disposition atomique de surface lisse, une densité de charge interfaciale uniforme et une faible énergie de surface, favorisant la déposition uniforme de Zn2+ et une meilleure capacité anti-corrosion. Ainsi, la modification des états du cristal de zinc plaqué promet d’obtenir des anodes métalliques hautement stables et réversibles.

*Les diagrammes schématiques pour le dépôt de Zn dans différents électrolytes.* Crédit : LI Zhaoqian

Une stratégie d’électro-cristallisation

Dans cette étude, les chercheurs ont mis en place une stratégie d’électro-cristallisation pour induire la croissance de la texture Zn (002). L’adsorption du DMA induit cette croissance et inhibe les réactions secondaires nuisibles.

«Lorsque nous avons testé la batterie, elle a pu fonctionner pendant plus de 3200 heures, même lorsqu’elle était utilisée à des niveaux de puissance élevés», a ajouté le Dr. LI Zhaoqian.

*La caractérisation de la texture de Zn (002)*. Crédit : LI Zhaoqian

Les chercheurs ont également testé la batterie avec différents matériaux et ont constaté qu’elle fonctionnait bien avec eux, même après de nombreux cycles. Ils ont assemblé des batteries Zn//Cu avec une efficacité de Coulomb moyenne de 99,81% après 3000 cycles.

Par ailleurs, la batterie complète Zn//NH4V4O10 offre une stabilité à long terme avec une rétention de capacité de 92,3% après 10000 cycles.

En synthèse

Cette recherche a permis de moduler le comportement de migration de Zn2+ sur différents plans cristallins grâce à une couche de molécules de DMA adsorbées, induisant ainsi la croissance du cristal Zn (002). Cette découverte offre une stratégie prometteuse pour obtenir la texture dominante de l’anode de zinc au niveau moléculaire, et pourrait être appliquée à d’autres anodes métalliques.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le disodium maléate (DMA) ?

Le disodium maléate (DMA) est un composé chimique qui, lorsqu’il est ajouté à l’électrolyte d’une batterie au zinc-ion, favorise la croissance de la texture Zn (002), inhibant ainsi la formation de dendrites de zinc.

Qu’est-ce que la texture Zn (002) ?

La texture Zn (002) est un plan cristallin qui possède une disposition atomique de surface lisse, une densité de charge interfaciale uniforme et une faible énergie de surface. Cette texture favorise la déposition uniforme de Zn2+ et une meilleure capacité anti-corrosion.

Qu’est-ce que la dendrite de zinc ?

Les dendrites de zinc sont des structures cristallines qui se forment lors de la recharge d’une batterie au zinc-ion. Elles peuvent causer des courts-circuits et réduire la durée de vie de la batterie.

Qu’est-ce que l’électro-cristallisation ?

L’électro-cristallisation est une méthode utilisée pour induire la croissance de certaines textures cristallines. Dans cette étude, elle a été utilisée pour induire la croissance de la texture Zn (002).

Quels sont les avantages de cette découverte ?

Cette découverte pourrait améliorer la performance des batteries au zinc-ion, augmenter leur durée de vie et leur capacité à être rechargées et utilisées plusieurs fois. Elle pourrait également être appliquée à d’autres anodes métalliques.