La nouvelle « batterie à eau » est plus sûre et moins chère que les batteries lithium-ion

RMIT a dirigé une équipe de chercheurs mondiaux et de partenaires industriels pour développer une nouvelle « batterie à eau » recyclable qui devrait être nettement plus sûre que les batteries lithium-ion.

 

Le stockage d'énergie au lithium-ion domine le marché en raison de sa technologie mature, mais son adéquation au stockage d'énergie sur réseau à grande échelle est limitée en raison de problèmes de sécurité liés à ses matériaux volatils internes.

 

Le chercheur principal Ma Tianyi, professeur à l'École des sciences de l'Université RMIT, a déclaré que leur batterie est à l'avant-garde du domaine émergent des dispositifs de stockage d'énergie hydraulique, avec des avancées qui améliorent considérablement les performances et la longévité de la technologie. p>

 

Le professeur Ma a déclaré : "Ce que nous avons conçu et construit s'appelle une batterie à eau métal-ion - ou nous pouvons l'appeler une batterie à eau."

 

L'équipe a utilisé de l'eau au lieu d'un électrolyte organique, qui permet à l'électricité de circuler entre les électrodes positives et négatives, ce qui signifie que leur batterie ne prendra pas feu ou n'explosera pas comme les batteries lithium-ion.

 

"Les technologies actuelles de stockage d'énergie résolvent les problèmes d'élimination en fin de vie auxquels sont confrontés les consommateurs, l'industrie et les gouvernements du monde entier, nos batteries étant démantelées en toute sécurité et les matériaux réutilisés ou recyclés."

 

"La simplicité du processus de fabrication des batteries à eau rend la production de masse possible."

 

"Nous utilisons des matériaux tels que le magnésium et le zinc, qui sont abondants dans la nature, sont bon marché et moins toxiques que les alternatives aux autres types de batteries, ce qui contribue à réduire les coûts de fabrication et réduit les risques pour la santé humaine et l'environnement."<p >

 

Stockage d'énergie et potentiel de cycle de vie

 

L'équipe a produit une série de batteries d'essai à petite échelle pour de nombreuses études évaluées par des pairs afin de relever divers défis techniques, notamment l'amélioration de la capacité de stockage d'énergie et de la longévité.

 

Dans leurs dernières recherches, publiées dans la revue Advanced Materials, ils ont réussi à surmonter un défi majeur : la croissance de dendrites destructrices, des structures métalliques pointues qui peuvent provoquer des courts-circuits et d'autres pannes graves.

 

L'équipe a recouvert les composants de batterie concernés d'un métal appelé bismuth et de son oxyde (également appelé rouille) comme couche protectrice contre la formation de dendrites.

 

"Nos batteries durent désormais plus longtemps et sont comparables aux batteries lithium-ion commerciales sur le marché, ce qui les rend idéales pour une utilisation intensive et à grande vitesse dans des applications réelles."

 

"Avec une capacité impressionnante et une durée de vie prolongée, nous disposons non seulement d'une technologie de batterie avancée, mais nous avons également réussi à combiner notre conception avec des panneaux solaires pour démontrer un stockage d'énergie renouvelable efficace et stable."

 

La batterie à eau de l'équipe comble l'écart avec la technologie lithium-ion en termes de densité énergétique, dans le but d'utiliser le moins d'espace possible par unité de puissance.

 

"Nous avons récemment créé une batterie magnésium-ion-eau avec une densité énergétique de 75 wattheures par kilogramme (Wh/kg), ce qui équivaut à 30 % de la dernière batterie de voiture Tesla."

 

La recherche a été publiée dans la revue Small Structures.

 

"La prochaine étape consiste à augmenter la densité énergétique des batteries à eau en développant de nouveaux nanomatériaux comme matériaux d'électrode."

 

Le professeur Ma a déclaré que le magnésium deviendrait probablement le matériau de choix pour les futures batteries à eau.

 

"Les batteries magnésium-ion-eau ont le potentiel de remplacer les batteries plomb-acide à court terme (disons un à trois ans) et les batteries lithium-ion à long terme (dans cinq à dix ans)."<p >

 

"Le magnésium est plus léger et possède une plus grande densité d'énergie potentielle que les métaux alternatifs tels que le zinc et le nickel, ce qui permettra aux batteries d'avoir des temps de charge plus rapides et une meilleure capacité à prendre en charge les appareils et applications gourmands en énergie."

 

Applications potentielles

 

Le professeur Ma a déclaré que la batterie de l'équipe était bien adaptée aux applications à grande échelle, ce qui la rendait idéale pour le stockage sur réseau et l'intégration des énergies renouvelables, notamment en termes de sécurité.

 

"À mesure que notre technologie progresse, d'autres types de petites applications de stockage d'énergie, telles que l'alimentation électrique des maisons et des appareils de divertissement, pourraient devenir une réalité."

 

Dans le cadre du projet de liaison ARC, l'équipe du professeur Ma travaille avec son partenaire industriel GrapheneX, une entreprise d'innovation technologique basée à Sydney, pour développer continuellement sa batterie à eau.

 

"Nous travaillons également en étroite collaboration avec des chercheurs et des experts des principales universités et instituts de recherche d'Australie, des États-Unis, du Royaume-Uni, du Japon, de Singapour, de Chine et d'ailleurs."

 

"Ces collaborations facilitent l'échange de connaissances et l'accès à des installations de pointe. Grâce à l'expertise de cette équipe mondiale dans différents domaines, nous pouvons aborder les défis complexes impliqués sous différents angles."