Des chercheurs australiens et chinois travaillent au développement de la première batterie à base d'aluminium aqueux non toxique, sûre et efficace, au monde. Une équipe de l'Université de Flinders en Australie du Sud et de l'Université des sciences et technologies du Zhejiang en Chine rend compte des premières étapes de développement de ces nouvelles batteries dans un nouvel article publié dans la revue phare de l'American Chemical Society, l'American Chemical Journal.
La plupart des batteries contiennent des matières dangereuses qui peuvent polluer l’environnement lorsqu’elles finissent dans les décharges ou sont jetées ailleurs. Des substances telles que le plomb, le cadmium et le mercure empoisonnent les personnes et les animaux, contaminent le sol et l’eau et persistent dans l’environnement pendant de longues périodes.
Les laboratoires de recherche du Dr Kai Zhang de l'Université scientifique du Zhejiang et du professeur agrégé Jia Zhongfan de l'Université de Flinders ont collaboré aux tests (électrochimiques) et aux tests de batterie des radicaux libres stabilisés dans l'électrolyte acide de Lewis le plus couramment utilisé (Al (Otf) 3).
L'équipe a développé la première conception de batterie à base d'aluminium qui utilise un électrolyte à base d'eau ignifuge et stable à l'air pour fournir une tension de sortie stable de 1,25 V et une capacité de 110 mAhg-1 sur 800 cycles avec seulement 0,028 % de perte par cycle.
Le professeur Jia Zhongfan de l'École des sciences et de l'ingénierie de l'Université de Flinders espère utiliser des matériaux biodégradables pour développer des batteries de poche à l'avenir, rendant ainsi les produits sûrs et durables.
Le professeur Jia a déclaré que les batteries métal-ion polyvalentes, notamment Al3+, Zn2+ ou Mg2+, profitent des éléments abondants de la croûte terrestre et fournissent une densité énergétique beaucoup plus élevée que les batteries lithium-ion (LIB).
« Les batteries aluminium-ion (AIB), en particulier, ont attiré une attention considérable car l'aluminium est le troisième élément le plus abondant (8,1 %), ce qui fait des AIB potentiellement un système de stockage d'énergie durable et peu coûteux.
Cependant, l’un des principaux défis auxquels l’AIB est actuellement confronté est le mouvement lent des complexes ioniques Al3+, ce qui entraîne une faible efficacité cathodique de l’AIB. Les polymères organiques conjugués constituent une cathode émergente pour les AIB qui peuvent résoudre le problème du transport des ions, mais leurs performances de sortie de tension de batterie sont encore médiocres.
Les radicaux stables sont une classe de molécules organiques électroactives qui ont été largement utilisées dans différents systèmes de batteries organiques. Le premier produit de ce type a été commercialisé par NEC en 2012.
Le laboratoire Jia de l'Université de Flinders a déjà développé des matériaux de base pour les batteries lithium-ion hybrides organiques, les batteries sodium-ion et les batteries entièrement organiques. Ces matériaux radicaux n’ont jamais trouvé d’application dans les AIB en raison d’un manque de compréhension de leurs réactions (électro)chimiques dans les électrolytes.