Une batterie aqueuse écologique pourrait durer des siècles

Les piles traditionnelles sont fortement tributaires d'acides et d'alcalis corrosifs qui dégradent les composants internes et posent de graves risques de contamination de l'environnement au moment de leur élimination. Pour remédier à ce problème, des chercheurs de la City University of Hong Kong et de la Southern University of Science and Technology ont mis au point une alternative aqueuse et inoffensive aux piles.

Cette nouvelle conception remplace les liquides toxiques par un électrolyte composé de sels neutres de magnésium et de calcium, des minéraux couramment utilisés dans la saumure de tofu. Maintenue à un pH neutre de 7,0, cette solution élimine efficacement la corrosion interne. Pour l'électrode négative, les scientifiques ont synthétisé de l'hexakétone-tétraaminodibenzo-p-dioxine, un polymère organique covalent. Cette structure plastique présente des liaisons chimiques donneuses d'électrons qui assurent une conductivité élevée et une cinétique rapide pour le stockage des ions divalents. Le système est complété par une électrode positive formulée à partir d'un analogue du bleu de Prusse.

Les essais ont révélé que la cellule complète fournit un intervalle de tension de 2,2 volts et une énergie spécifique de 48,3 wattheures par kilogramme sur la base de la masse totale des électrodes et de l'électrolyte. Plus important encore, la batterie reste stable pendant 120 000 cycles de charge à un courant spécifique de 20 ampères par gramme. Traduite en routine de charge quotidienne, l'unité pourrait théoriquement fonctionner pendant plus de 300 ans, surpassant largement les batteries standard qui se dégradent après quelques milliers de cycles.

Le système atteint une capacité spécifique de 112,8 milliampères-heure par gramme. Les matériaux internes n'étant pas toxiques pour l'environnement, la batterie peut être directement mise au rebut conformément à des cadres de sécurité internationaux stricts, notamment la loi américaine sur la conservation et la récupération des ressources (Resource Conservation and Recovery Act) et la norme ISO 14001. Toutefois, pour commercialiser cette nouvelle batterie, les développeurs doivent surmonter les défis restants liés à la mise à l'échelle du processus de fabrication des polymères organiques et à l'augmentation de la capacité énergétique globale dans les espaces confinés.