Une percée en chimie des batteries à l’Université de l’Illinois à Chicago pourrait mener à des dispositifs de stockage de l’énergie plus écologiques.
La recherche sur les matériaux de pointe qui peuvent faire passer la technologie des batteries à un niveau supérieur a conduit les scientifiques à des endroits imaginatifs, y compris des conceptions inspirées de la colonne vertébrale humaine et d’autres qui transforment des composants clés en structures nanochaînées. Un autre exemple concerne un élément, le dioxyde de carbone, que nous produisons trop et que les scientifiques ont maintenant transformé en une batterie à fort potentiel capable de se recharger 500 fois.
Promettant une densité énergétique plus de sept fois supérieure à celle des conceptions lithium-ion d’aujourd’hui, le développement des batteries lithium-dioxyde de carbone suscite un intérêt considérable. Et la recherche a donné des résultats prometteurs dans le passé, avec une percée que nous avons examinée l’an dernier avec un exemple récent du MIT.
Cette équipe d’ingénieurs mécaniciens a mis au point un nouveau type de réaction électrochimique qui a augmenté la tension de décharge et transformé le dioxyde de carbone en un carbonate solide. Les chercheurs ont toutefois noté une lacune dans la conception de la batterie, à savoir qu’elle ne peut fonctionner qu’une dizaine de cycles avant défaillance.
Une équipe de l’Université de l’Illinois à Chicago (UIC) prétend maintenant avoir mis au point la première batterie au lithium dioxyde de carbone capable de se recharger complètement. Le problème technique que les chercheurs ont surmonté est centré sur la tendance de ces batteries à tomber rapidement en panne en raison de l’accumulation de carbone sur le catalyseur pendant la charge, ce qui a entravé des efforts similaires jusqu’ici.
« L’accumulation de carbone bloque non seulement les sites actifs du catalyseur et empêche la diffusion du dioxyde de carbone, mais déclenche également la décomposition de l’électrolyte à l’état chargé « , a déclaré Alireza Ahmadiparidari, premier auteur du document et étudiant diplômé de l’UIC College of Engineering.
Les chercheurs ont trouvé un moyen de contourner ce problème en introduisant de nouveaux matériaux qui renforcent la capacité de la batterie à recycler les matériaux, encore et encore. Il s’agissait d’intégrer des nanoflocons de disulfure de molybdène dans le catalyseur cathodique et d’utiliser un nouveau type d’électrolyte hybride composé de liquide ionique et de diméthylsulfoxyde.
Selon les chercheurs, cette combinaison amène la batterie à produire un composite composé de plusieurs composants plutôt que des produits individuels, ce qui permet d’incorporer naturellement le carbone dans le processus de recyclage plutôt que de former une accumulation gênante sur le catalyseur de la batterie par ses propres moyens. A tel point qu’ils ont pu recharger leur prototype de batterie sur 500 cycles consécutifs.
« Notre combinaison unique de matériaux permet de fabriquer la première pile au lithium dioxyde de carbone neutre en carbone avec beaucoup plus d’efficacité et une durée de vie plus longue, ce qui lui permettra d’être utilisée dans des systèmes avancés de stockage d’énergie « , explique Salehi-Khojin, professeur agrégé en génie mécanique et industriel.
Cette recherche est loin de la production commerciale, et encore plus loin de réduire le dioxyde de carbone qui continue de s’accumuler dans l’atmosphère. Il s’agit toutefois d’un autre dispositif de preuve de concept de stockage d’énergie pour une batterie de prochaine génération, ainsi que d’un autre moyen possible de canaliser un jour le dioxyde de carbone vers quelque chose de plus utile.
https://today.uic.edu/first-fully-rechargeable-carbon-dioxide-battery-with-carbon-neutrality
