HSINCHU, Taiwan–(BUSINESS WIRE)–Grace a leur densite energetique elevee et a leurs faibles couts, les batteries metal-air sont l’une des sources d’energie les plus prometteuses pour l’avenir. Une equipe de recherche conjointe des universites de Tsing Hua et de Liverpool a recemment mis au point un nouveau mecanisme de stockage des charges permettant de recharger les accumulateurs calcium-air (Ca-air), ce qui represente une avancee majeure en matiere de technologies de batterie.

Cette decouverte a fait l’objet d’une publication dans la revue Chemical Science. Yi-Ting Lu, l’auteur principal de l’article, realise son doctorat a la fois a Tsing Hua et a Liverpool, sous la supervision des professeurs Chi-Chang Hu (faculte de genie chimique de la NTHU) et Laurence Hardwick (faculte de chimie de l’UoL).

Une avancee decisive dans le domaine des batteries Ca-air

Selon le professeur Hu, les batteries lithium-ion classiques sont dotees d’une capacite pratique limitee, c’est pourquoi de nombreux chercheurs travaillent a l’elaboration de technologies de substitution. Ils se concentrent sur les batteries metal-air a base de zinc, lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium et aluminium. L’avantage de la batterie calcium-air est sa charge specifique elevee, egale a cinq fois celle des batteries lithium-ion classiques. La faisabilite de ce type de batterie reste cependant entravee par un inconvenient de poids : il est impossible de les recharger.

M. Lu explique que les batteries metal-air sont des cellules electrochimiques utilisant generalement un metal actif comme electrode negative et un materiau carbone poreux en contact avec l’air comme electrode positive. Lorsque le metal s’oxyde, l’oxygene est reduit a l’electrode positive, produisant un courant electrique.

Apres un an d’etudes doctorales a la NTHU, M. Lu s’est inscrit au Stephenson Institute for Renewable Energy de l’universite de Liverpool en septembre 2018, ou il a entame ses recherches sur l’electrolyte utilise dans les batteries calcium-air, sous la houlette du professeur Hardwick.

M. Lu a realise que, lorsqu’une seule electrode etait chargee et dechargee a maintes reprises, on ne pouvait observer aucune reversibilite dans un premier temps, mais que cette reversibilite se manifestait progressivement, apres quelques douzaines de cycles. A la surprise generale, les resultats des recherches se sont averes completement differents de ceux dont la litterature faisait etat. L’equipe de recherche a mene une serie d’experiences destinees a percer le mecanisme sous-jacent a ce phenomene. Les produits de decharge forment une intercouche d’oxyde de calcium (CaxOy) a la surface de l’electrode, ou le produit de decharge de l’oxygene, appele superoxyde, est confine, ce qui permet a celui-ci d’etre ensuite rapidement oxyde. Cette decouverte suggere que l’oxygene pourrait probablement etre oxyde/reduit a plusieurs reprises afin que les cellules soient dechargees/rechargees en continu.

Chercheur postdoctoral a l’UoL faisant egalement partie du projet, le Dr Alex Neale explique que c’est grace a des spectroscopies et a des tests electrochimiques systematiques que l’equipe a pu commencer a comprendre les origines de ce mecanisme de stockage des charges permettant d’obtenir un taux encore inedit de reversibilite des systemes bases sur les batteries calcium-air.

Le professeur Hardwick a quant a lui indique que l’equipe allait se concentrer sur la creation de nouveaux systemes de batterie fondes sur ce mecanisme de stockage des charges nouvellement mis a jour, ajoutant que cette decouverte avait ete rendue possible grace aux efforts de recherche conjoints et que les deux universites prevoyaient de collaborer encore plus etroitement a l’avenir.

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