Une équipe de chercheurs de l’université australienne Edith Cowan a découvert les nombreux avantages de cette chimie des batteries par rapport aux batteries lithium-ion à électrolyte solide destinées aux véhicules électriques.

Alors que les batteries au lithium atteignent leurs limites technologiques, l’introduction d’une chimie à électrolyte solide peut leur donner une seconde vie et en faire le choix privilégié pour une longue période. Les investissements en R&D qui leur sont consacrés sont énormes, car ils peuvent utiliser une partie de la technologie actuelle.

La technologie des batteries zinc-air apparaît également comme l’une des plus prometteuses pour l’avenir. À tel point qu’elle constitue, avec les batteries solides, l’évolution la plus probable dans le domaine des batteries pour véhicules électriques. Cependant, elles ont été reléguées au second plan en raison de leur faible énergie et, surtout, de la difficulté de les recharger. Seules les batteries primaires, c’est-à-dire à usage unique, ont été réalisées. Pour cette raison, et bien qu’elles existent depuis longtemps, elles sont généralement utilisées comme piles primaires (non rechargeables) dans des configurations de piles boutons pour de petits appareils tels que les montres ou les appareils auditifs.

Les batteries zinc-air sont une variété de batteries métal-air. Elles sont considérées comme les plus anciens systèmes de stockage d’énergie. Elles utilisent une anode en zinc (électrode négative) et une cathode composée d’air (électrode positive). L’oxygène de l’air oxyde le zinc, générant des électrons qui se déplacent vers l’anode et produisent un courant électrique.

Les performances et la durée de fonctionnement de ces piles dépendent de l’humidité et de la température. Des scientifiques de l’université australienne Edith Cowan ont modifié les piles existantes pour tenter de limiter les défauts inhérents à cette technologie – difficulté de recharge et faible énergie – en utilisant un mélange de nouveaux matériaux (carbone, fer et cobalt).

L’étude conclut que les batteries zinc-air peuvent offrir une densité énergétique élevée tout en maintenant la sécurité et le respect de l’environnement. Ils ajoutent également une réduction des coûts de production grâce à l’utilisation de ces matériaux, qui sont moins chers que ceux requis pour les batteries au lithium.

“Grâce à l’abondance du zinc, disponible dans des pays comme l’Australie, et à l’omniprésence de l’air, cette technologie devient une solution de stockage d’énergie très viable et fiable”, explique le Dr Muhammad Rizwan Azhar, chef de projet.

Plusieurs projets de recherche sont actuellement en cours dans différents pays pour améliorer la technologie de ces batteries. Récemment, General Motors a été la principale partie prenante d’un tour de financement de 60 millions de dollars de Mitra-Chem, une jeune entreprise de la Silicon Valley. Cette entreprise affirme développer des matériaux actifs de cathode à base de fer et disposer d’un algorithme breveté d’apprentissage automatique pour réduire le temps de développement du laboratoire à la production.

Une bonne nouvelle pour les voitures électriques

La lutte saine entre ces batteries et les batteries à électrolyte solide est en cours, ce qui est une très bonne nouvelle pour la mobilité électrique. En juillet 2023, Toyota a affirmé avoir réalisé une percée dans la technologie des batteries à électrolyte solide, qui pourraient offrir une autonomie de 1 500 km et se recharger en 10 minutes seulement. La production simplifiée de batteries à l’état solide et à base de liquide pourrait permettre de réduire considérablement le poids et la taille tout en assurant un faible coût, a déclaré le constructeur automobile japonais.

Par ailleurs, Stellantis a récemment dévoilé un prototype de batterie qui intègre les fonctions d’onduleur et de chargeur dans les modules. Le système intégré de batterie intelligente (IBIS) a été développé en collaboration avec le Centre national français de la recherche scientifique (CNRS) dans le but de les incorporer dans les véhicules électriques d’ici la fin de la décennie.

Mis à jour le : 18 septembre 2023 à 10h46

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