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15 Mai, 2024

Une batterie écologique et abordable pour les pays à faible revenu, rechargeable plus de 8000 fois

Une batterie écologique et abordable pour les pays à faible revenu, rechargeable plus de 8000 fois

La batterie mise au point par les chercheurs est petite, mais la technologie est évolutive.

Une batterie fabriquée à partir de zinc et de lignine qui peut être utilisée plus de 8000 fois. Cette batterie a été mise au point par des chercheurs de l’université de Linköping dans le but d’offrir une solution bon marché et durable aux pays où l’accès à l’électricité est limité. L’étude a été publiée dans la revue Energy & Environmental Materials.

« Les panneaux solaires sont devenus relativement bon marché et de nombreuses personnes dans les pays à faible revenu les ont adoptés. Cependant, près de l’équateur, le soleil se couche vers 18 heures, privant les ménages et les entreprises d’électricité. Nous espérons que cette technologie de batterie, même si elle est moins performante que les batteries Li-ion coûteuses, offrira un jour une solution à ces situations », explique Reverant Crispin, professeur d’électronique organique à l’université de Linköping.

Reverant Crispin et Ziyauddin Khan, chercheurs au Laboratoire d’électronique organique.

Le groupe de recherche du professeur Crispin au laboratoire d’électronique organique, en collaboration avec des chercheurs de l’université de Karlstad et de Chalmers, a mis au point une batterie à base de zinc et de lignine, deux matériaux rentables et respectueux de l’environnement. En termes de densité énergétique, elle est comparable aux batteries plomb-acide, mais sans le plomb, qui est toxique.

Batterie stable

La batterie est stable, puisqu’elle peut être utilisée pendant plus de 8 000 cycles tout en conservant environ 80 % de ses performances. En outre, la batterie conserve sa charge pendant environ une semaine, ce qui est nettement plus long que les autres batteries similaires à base de zinc qui se déchargent en quelques heures seulement.

La poudre brune versée dans un pétri est de la lignine, déchet de l’industrie papetière.

Bien que les piles à base de zinc soient déjà sur le marché, principalement sous forme de piles non rechargeables, elles devraient compléter et, dans certains cas, remplacer les piles lithium-ion à long terme lorsque la fonction de recharge sera correctement introduite.

« Si les batteries lithium-ion sont utiles lorsqu’elles sont manipulées correctement, elles peuvent être explosives, difficiles à recycler et problématiques en termes d’environnement et de droits de l’homme lorsque des éléments spécifiques tels que le cobalt sont extraits. Par conséquent, notre batterie durable offre une alternative prometteuse lorsque la densité énergétique n’est pas essentielle », explique Ziyauddin Khan, chercheur au Laboratoire d’électronique organique de l’Université de Liu.

Bon marché et recyclable

Le problème des piles au zinc réside principalement dans leur faible durabilité, due à la réaction du zinc avec l’eau contenue dans la solution électrolytique de la pile. Cette réaction entraîne la production d’hydrogène et la croissance dendritique du zinc, ce qui rend la batterie inutilisable.

Pour stabiliser le zinc, on utilise une substance appelée électrolyte salin eau dans polymère (WiPSE) à base de polyacrylate de potassium. Les chercheurs de Linköping ont maintenant démontré que lorsque le WiPSE est utilisé dans une batterie contenant du zinc et de la lignine, la stabilité est très élevée.

« Le zinc et la lignine sont très bon marché et la batterie est facilement recyclable. Et si l’on calcule le coût par cycle d’utilisation, on obtient une batterie extrêmement bon marché par rapport aux batteries lithium-ion », explique Ziyauddin Khan.

Évolutivité

À l’heure actuelle, les batteries mises au point dans le laboratoire sont de petite taille. Toutefois, les chercheurs pensent pouvoir créer de grandes batteries, de la taille d’une batterie de voiture, grâce à l’abondance de lignine et de zinc à faible coût. La production de masse nécessiterait toutefois l’intervention d’une entreprise.

Reverant Crispin affirme que la position de la Suède en tant que pays innovant lui permet d’aider d’autres nations à adopter des solutions plus durables.

Un liquide rose s’écoule dans une poudre brune. L’électrolyte assure la stabilité de la batterie.

« Nous pouvons considérer qu’il est de notre devoir d’aider les pays à faible revenu à ne pas commettre les mêmes erreurs que nous. Lorsqu’ils construisent leurs infrastructures, ils doivent d’emblée adopter des technologies vertes. Si des technologies non durables sont introduites, elles seront utilisées par des milliards de personnes, ce qui entraînera une catastrophe climatique », déclare Reverant Crispin.

https://liu.se/en/news-item/miljovanligt-och-billigt-batteri-for-laginkomstlander

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12752