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Une batterie non métallique est-elle possible ?

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Les chercheurs espèrent que cet électrolyte alternatif pourra remplacer les batteries au lithium.

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Il est difficile d'imaginer une batterie sans métal, notamment en raison de l'essor des batteries lithium-ion. C'est pourtant exactement ce qu'un chercheur de la Louisiana State University Mechanical Engineering (LSU ME) espère mettre au point. Grâce à une subvention du Board of Regents, Ying Wang, professeur associé à LSU ME, travaille sur une batterie rechargeable non métallique dans l'espoir de remplacer les batteries au lithium sur Terre et dans l'espace.

"Les batteries lithium-ion ont de bonnes performances mais présentent plusieurs problèmes sérieux", explique Wang dans un communiqué de presse. "Elles ne sont pas durables et sont très chères, et les États-Unis ne disposent pas de réserves importantes de lithium. De plus, si vous extrayez le lithium des mines, vous utilisez une énorme quantité d'eau, ce qui a un impact important sur l'environnement."

Pour remplacer l'électrolyte d'une batterie au lithium, Mme Wang et son équipe d'étudiants en médecine du LSU ont mis au point un électrolyte à base d'eau. "Le lithium n'est pas un métal stable et l'électrolyte organique d'une batterie lithium-ion pourrait être inflammable", explique Mme Wang. "Des explosions de batteries au lithium ont fait la une de l'actualité. Il s'agit d'un problème récurrent, car lorsque les batteries au lithium tombent en panne ou surchauffent, elles libèrent des gaz inflammables et toxiques qui peuvent déclencher un incendie qui se propage rapidement. Mon groupe conçoit une batterie ammonium-ion beaucoup plus sûre, plus légère, plus abordable et biodégradable. Elle peut également être fine et flexible, ce qui lui permet de se tordre et de se plier

La batterie ammonium-ion utilise un électrolyte aqueux composé de sels à forte concentration qui abaissent considérablement le point de congélation pour fonctionner à des températures inférieures à zéro dans les systèmes spatiaux, selon le communiqué de presse. "L'électrolyte antigel peut être simplement préparé en dissolvant du sel d'ammonium dans de l'eau. La concentration en sel sera modifiée et optimisée pour obtenir le point de congélation le plus bas, une conductivité ionique maximale et les performances électrochimiques de la batterie", selon le communiqué.

Cette idée pourrait-elle détrôner la batterie lithium-ion, dont les concepts remontent à 50 ans ?

Wang espère que la batterie ammonium-ion pourra être utilisée dans l'espace, et l'équipe a déjà pris contact avec le personnel de la NASA. La batterie sera testée dans des conditions extrêmes, comme l'exige la NASA, selon LSU ME.

"Les futurs systèmes d'exploration spatiale de la NASA nécessitent des batteries sûres, à haute densité de puissance et d'énergie. Bien que les batteries rechargeables au lithium-ion aient été couramment utilisées dans les systèmes spatiaux, les problèmes de sécurité suscitent des inquiétudes et entravent leurs applications futures", a déclaré M. Wang. "Cette étude devrait non seulement ouvrir une nouvelle voie de recherche sur les batteries non métalliques, mais aussi améliorer la recherche et la technologie de la NASA tout en contribuant à l'infrastructure de recherche globale, aux capacités scientifiques et technologiques, à la diversité de l'enseignement supérieur et au développement économique de la Louisiane

L'année dernière, Design News a rapporté que les chercheurs de LSU ME travaillaient avec la NASA pour utiliser des processus de fabrication additive afin de réduire les coûts et les délais pour ses véhicules de lancement et ses systèmes de propulsion.