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Technologie du mois : la batterie à base d’eau

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Une équipe de chercheurs du Texas A&M University ont récemment découvert un potentiel de stockage de 1 000 % dans les batteries à base d’eau.

Les batteries à base d’eau, contrairement à celles à base de lithium, ne contiennent pas de cobalt. Et l’étude de ces chercheurs se base sur des batteries sans métal, étant donné que le cobalt et le lithium font l’objet d’un commerce extérieur. L’objectif est alors de disposer d’un meilleur suivi de la chaîne d’approvisionnement nationale.

Un avenir plus stable pour l’approvisionnement

Selon de Dr Jodie Lutkenhaus, la batterie à base d’eau ne présente qu’un risque minime d’incendie. Il a également ajouté qu’en cas de pénuries de matériaux, les batteries en lithium connaîtront une hausse considérable au niveau du prix. Mais grâce à cette découverte, la stabilité de l’approvisionnement est assurée. Et les dispositifs de stockage peuvent être fabriqués aux États-Unis, étant donné que les matériaux leur sont accessibles facilement.

« Dans les batteries à base d’eau, il y a ce que l’on appelle la cathode, l’anode et l’électrolyte. Les deux premiers éléments vont permettre de stocker l’énergie dans le dispositif. Tandis que l’électrolyte est constitué d’eau et de sels organiques. Et c’est ce troisième élément qui est la clé du stockage d’énergie et de la conduction ionique en raison des interactions qu’il a avec l’électrode », ajoute le Dr Lutkenhaus.

moins de risque d'incendie avec cette batterie

Lors du cyclage d’une batterie, la conduction des électrons peut être compromise et la batterie sera moins performante. Un surgonflement de l’électrode en est la principale cause. Et toujours selon le Dr Lutkenhaus, la différence de capacité de stockage entre une batterie à bas d’eau et les piles à base de lithium, telles que les batteries solaires, est de 1 000 %. C’est un taux qui peut varier en fonction du choix de l’électrolyte, et qui va dépendre des effets de gonflement.

Les électrodes se présentent comme les candidats idéaux pour les batteries à base d’eau

De leur côté, les chercheurs du Texas A&M University affirment dans leur rapport publié dans Nature Materials que les électrodes sont des éléments indispensables à la fabrication d’une batterie à base d’eau. Et pour cause : la cinétique redox rapide et la tension de décharge élevée des polymères.

« Lors de notre étude, on a examiné les électrolytes aqueux. Mais aussi la nature de la réaction redox grâce à une balance électrochimique. Nous avons également effectué des simulations et des analyses informatiques. Cela pour voir comment l’électrode réagit aux états de charge », a déclaré le Dr Daniel Tabor, professeur adjoint en Chimie.

Les études se basent sur le fonctionnement de la batterie à base d’eau avec certains types de sels. Mais d’après le Dr Tabor, l’objectif est d’étendre leurs simulations vers les futurs systèmes. « Nos expériences nous ont permis d’avoir une image sur la capacité de certaines électrodes par rapport à d’autres éléments. Cela prouve qu’on est sur la bonne voie et que l’on sait déjà quelle direction prendre au niveau du processus de fabrication des matériaux pour batterie à base d’eau », ajoute-t-il.  

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