La batterie figure sans nul doute parmi les éléments auxquels les chercheurs accordent de nos jours une attention particulière. En plus de fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement de nos appareils portables, elle est généralement le composant le plus coûteux sur un véhicule électrique.
Ce dispositif permet aussi de stocker l’énergie produite par un panneau solaire ou une turbine à vent (éolienne). Bref, la batterie occupe une place importante dans notre quotidien. Voilà pourquoi des chimistes ont développé une technique permettant de rendre les piles zinc rechargeables.
Un matériau déjà présent dans les batteries non rechargeables
L’utilisation du zinc pour fabriquer de la pile électrique date de bien longtemps. Ce matériau est couramment utilisé dans les batteries non rechargeables, dites alcalines. Cette appellation vient en partie du fait que celles-ci ont besoin d’un pH élevé pour fonctionner. Contrairement au métal utilisé pour la fabrication de l’électrode d’un accumulateur au lithium, le zinc est réputé moins cher et abondant. Et c’est vrai ! Dans une pile alcaline, l’autre électrode peut être simplement l’air.
Cette combinaison permet certes de produire une unité de stockage d’énergie, mais ladite unité ne peut pas être rechargée étant donné que la réaction générée ne fonctionne que dans un seul sens. Cependant, il semblerait que des chercheurs aient réussi à créer une batterie rechargeable coûtant beaucoup moins cher qu’une batterie carbonate de lithium, et ce, en utilisant du zinc comme électrode. Pour ce faire, ils ont remplacé l’électrolyte à base d’eau par un produit chimique hydrophobe.
Une solution de stockage d’énergie bon marché
En comparaison avec la technologie de batterie au lithium, l’efficacité est moins bonne. Les expériences menées par les chimistes du Naval Research Laboratory (à Washington) leur ont notamment permis de savoir que le cycle charge-décharge est relativement long. Selon eux, cette étape demande en moyenne 20 heures.
Malgré cet inconvénient, les batteries zinc-air rechargeables pourraient être utilisées dans un contexte où la rapidité du cycle charge/décharge ne constitue pas une priorité. Les scientifiques suggèrent à cet effet une utilisation au sein d’une unité de distribution électrique qui accorde davantage d’importance au coût qu’aux questions d’ordre technique.
Une électrode de zinc ayant une forme spongieuse
Dans une batterie conventionnelle, le zinc fournit des électrons. Mais en raison des ions hydroxydes dont elle regorge, des dendrites se forment au fil du temps à la surface de l’électrode de zinc, empêchant le cycle charge/décharge. Pour rendre ce dernier possible, les chercheurs ont intégré dans leur batterie une électrode de zinc ayant une forme spongieuse afin de retarder l’apparition des dendrites.
Ils se sont également penchés sur le problème des ions hydroxydes et ont remplacé la solution alcaline par du triflate. Résultat, une batterie rechargeable dotée d’un excellent rapport poids/énergie, mais soulignons tout de même la vitesse de charge particulièrement lente.