Nouvelle chimie pour les piles zinc-air rechargeables

Les piles au zinc-air sont d'excellents petits dispositifs de stockage d'énergie, mais elles peuvent être améliorées - par exemple, elles ne sont généralement pas rechargeables. Aujourd'hui, une équipe de scientifiques dirigée par l'Université de Münster a développé une nouvelle composition chimique qui rend ce type de batterie plus efficace et plus rechargeable.

Contrairement à la plupart des batteries, dans lesquelles tous les composants vitaux sont à l'intérieur de la cellule, les batteries zinc-air dépendent de l'oxygène de l'air ambiant.

En un sens, ils «respirent» de l'oxygène, qui interagit avec la cathode, produisant des molécules qui traversent l'électrolyte alcalin pâteux et réagissent avec l'anode de zinc pour générer un courant électrique.

Le problème est que l'anode de zinc est «épuisée» après l'oxydation, rendant la batterie non rechargeable. Dans certaines conceptions, cela est contourné en remplaçant les composants de zinc ou en utilisant des catalyseurs à base de minéraux de terres rares pour les rendre rechargeables, mais cela est coûteux et complique.

Les ingénieurs ont maintenant créé un nouvel électrolyte qui peut rendre rechargeables les batteries zinc-air. Au lieu de la consistance pâteuse de la plupart des électrolytes de ce type de batterie, ils sont plus liquides dans la nouvelle conception. Il est basé sur le sel de trifluorométhanesulfonate de zinc, ce qui le rend non alcalin, ce qui, selon les scientifiques, rend l'électrolyte plus stable chimiquement - et surtout réversible (c'est-à-dire rechargeable).

«Notre électrolyte non alcalin innovant apporte une chimie réversible de peroxyde de zinc (ZnO2) / O2 jusque-là inconnue à la batterie zinc-air», déclare Wei San, auteur principal de l'étude.

"La batterie zinc-air est une alternative potentielle à la technologie lithium-ion avec les avantages d'être verte, de haute sécurité et de faible coût."

Les chercheurs affirment que les nouvelles batteries ont continué à durer plus de 320 cycles et 1600 heures d'utilisation. Ceci est en partie dû au fait que les anions hydrofuges de l'électrolyte éloignent l'eau de la surface de la cathode, la rendant plus stable.

C'est un développement intéressant, mais les experts admettent que la conception est encore loin d'être pratique. Et ce n'est qu'une façon de rendre les batteries au zinc-air rechargeables - d'autres études ont remplacé des catalyseurs de terres rares coûteux par des éléments plus courants comme le fer, le cobalt et le nickel.

La recherche est publiée dans la revue Science.