Oxygène

Dec 06, 2023

Université de technologie de Vienne, Vienne, Autriche

Les batteries lithium-ion sont omniprésentes aujourd'hui, des voitures électriques aux téléphones intelligents. Mais cela ne signifie pas qu'ils sont la meilleure solution pour tous les domaines d'application. TU Wien a maintenant réussi à développer une batterie oxygène-ion qui présente des avantages importants. Bien qu'elle ne permette pas des densités d'énergie aussi élevées que la batterie Li-ion, sa capacité de stockage ne diminue pas irrévocablement avec le temps : elle peut être régénérée et peut ainsi permettre une durée de vie extrêmement longue.

De plus, les batteries oxygène-ion peuvent être produites sans éléments rares et sont constituées de matériaux incombustibles. Une demande de brevet pour la nouvelle idée de batterie a déjà été déposée avec des partenaires de coopération espagnols. La batterie oxygène-ion pourrait être une excellente solution pour les grands systèmes de stockage d'énergie, par exemple pour stocker de l'énergie électrique à partir de sources renouvelables.

"Nous avons beaucoup d'expérience avec les matériaux céramiques qui peuvent être utilisés pour les piles à combustible depuis un certain temps", a déclaré Alexander Schmid de l'Institut des technologies chimiques et analytiques de la TU Wien. "Cela nous a donné l'idée d'étudier si de tels matériaux pourraient également convenir à la fabrication d'une batterie."

Les matériaux céramiques étudiés par l'équipe de la TU Wien peuvent absorber et libérer des ions oxygène chargés doublement négativement. Lorsqu'une tension électrique est appliquée, les ions oxygène migrent d'un matériau céramique à un autre, après quoi on peut les faire migrer à nouveau, générant ainsi un courant électrique.

"Le principe de base est en fait très similaire à la batterie lithium-ion", a déclaré le professeur Jürgen Fleig. "Mais nos matériaux présentent des avantages importants." La céramique n'est pas inflammable - les accidents d'incendie, qui se produisent régulièrement avec les batteries Li-ion, sont donc pratiquement exclus. De plus, il n'y a pas besoin d'éléments rares, qui sont chers ou ne peuvent être extraits que de manière nocive pour l'environnement.

"A cet égard, l'utilisation de matériaux céramiques est un grand avantage car ils peuvent très bien s'adapter", explique Tobias Huber. "Vous pouvez remplacer certains éléments difficiles à obtenir par d'autres relativement facilement." Le prototype de la batterie utilise toujours du lanthane - un élément qui n'est pas exactement rare mais pas tout à fait commun non plus. Mais même le lanthane doit être remplacé par quelque chose de moins cher, et des recherches à ce sujet sont déjà en cours. Le cobalt ou le nickel, qui sont utilisés dans de nombreuses batteries, ne sont pas du tout utilisés.

Mais l'avantage le plus important de la nouvelle technologie de batterie est peut-être sa longévité potentielle : "Dans de nombreuses batteries, vous avez le problème qu'à un moment donné, les porteurs de charge ne peuvent plus bouger", a déclaré Alexander Schmid. "Ensuite, ils ne peuvent plus être utilisés pour produire de l'électricité, la capacité de la batterie diminue. Après de nombreux cycles de charge, cela peut devenir un problème sérieux."

La batterie oxygène-ion, cependant, peut être régénérée sans aucun problème : si l'oxygène est perdu en raison de réactions secondaires, la perte peut simplement être compensée par l'oxygène de l'air ambiant.

Le nouveau concept de batterie n'est pas destiné aux smartphones ou aux voitures électriques, car la batterie oxygène-ion n'atteint qu'environ un tiers de la densité d'énergie à laquelle on est habitué avec les batteries Li-ion et fonctionne à des températures comprises entre 200 °C et 400 °C . La technologie est pourtant extrêmement intéressante pour le stockage de l'énergie.

"Si vous avez besoin d'une grande unité de stockage d'énergie pour stocker temporairement l'énergie solaire ou éolienne, par exemple, la batterie oxygène-ion pourrait être une excellente solution", a déclaré Alexander Schmid. "Si vous construisez un bâtiment entier rempli de modules de stockage d'énergie, la densité d'énergie plus faible et l'augmentation de la température de fonctionnement ne jouent pas un rôle décisif. Mais les points forts de notre batterie y seraient particulièrement importants : la longue durée de vie, la possibilité de produire de grandes quantités de ces matériaux sans éléments rares, et le fait qu'il n'y a aucun risque d'incendie avec ces batteries."

Pour plus d'informations, contactez Florian Aigner à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir.; +43 158-801 x41027.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de juin 2023 de Battery & Electrification Technology Magazine.

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