Cellules de zinc avec de petites évasions. Densité d'énergie élevée et des milliers de cycles de service
Les batteries lithium-ion sont la norme absolue et la référence en matière de stockage d'énergie. Mais les chercheurs sont constamment à la recherche d'éléments qui offrent des performances au moins similaires à des coûts de fabrication bien inférieurs. L'un des éléments prometteurs est le zinc (Zn).
Les batteries Zn-x sont et seront très bon marché. Ils doivent juste être payés
Les gisements de zinc sont dispersés dans le monde entier, on peut aussi les trouver en Pologne – en tant que société, nous les avons exploités du siècle 2020 (!) jusqu'à la fin des années 12,9. Le zinc est un métal bon marché et plus facile à obtenir que le lithium car il est utile dans l'industrie, la production mondiale se chiffre en millions (2019 millions en 82) plutôt qu'en dizaines de milliers de tonnes (2020 mille en XNUMX) comme supposé. place dans la lettre. De plus, le zinc est à la base des piles depuis le XVIe siècle et est toujours utilisé dans les piles jetables (par exemple, les piles alcalines à base d'oxyde de zinc et de manganèse).
Le défi consiste à faire fonctionner les cellules à zinc pendant au moins quelques centaines de cycles tout en maintenant la capacité prévue.... Le processus de charge d'une batterie avec une anode en zinc provoque un dépôt irrégulier d'atomes métalliques sur l'électrode, que nous appelons croissance de dendrite. Les dendrites se développent jusqu'à ce qu'elles traversent les séparateurs, atteignent la deuxième électrode, provoquent un court-circuit et provoquent la mort de la cellule.
En mai 2021, un article scientifique a été publié dans lequel le comportement d'une cellule avec un électrolyte enrichi en sels de fluor a été décrit. Les sels ont réagi avec le zinc sur la surface de l'anode pour former du fluorure de zinc. La couche de jonction était perméable aux ions, mais bloquait les dendrites.... Cependant, l'élément ainsi protégé n'avait pas vraiment envie de restituer la charge (il avait une résistance interne élevée, une source).
Une voie possible pour augmenter sa réactivité est décrite dans un autre travail de recherche consacré aux cathodes de cellules de zinc à base de cuivre, de phosphore et de soufre. Effets? Alors que la cellule zinc standard fournit des densités d'énergie allant jusqu'à 0,075 kWh / kg, les dernières cellules zinc-air avec de nouvelles cathodes promet 0,46 kWh/kg... Contrairement aux précédentes cellules Zn-air, qui étaient généralement jetables, elles devraient durer des milliers de cycles de travail, c'est-à-dire adapté à un usage industriel (source).
Si toutes les découvertes pouvaient être combinées, validées et augmenter la production, les cellules à zinc pourraient devenir la base d'un stockage d'énergie bon marché à l'avenir.
Photo d'ouverture : pile au zinc réutilisable ("pile alcaline"). Selon la profondeur de décharge, il peut supporter de plusieurs à plusieurs centaines de cycles de manœuvre (c) Lukas A CZE
Note des éditeurs de www.elektrowoz.pl : Dans la littérature de langue anglaise, les piles zinc-air sont appelées piles à combustible car elles prennent l'oxygène de l'air. De notre point de vue, peu importe que le processus soit réversible, c'est-à-dire que les cellules puissent être chargées et déchargées plusieurs fois.
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