Les chercheurs de POSTECH ont développé un film protecteur d'électrode de batterie à base de gomme xanthane qui améliore la durabilité et l'efficacité des batteries zinc-ion. Cette innovation marque une étape importante vers des solutions d’énergie verte durables et résout un défi clé dans la technologie de stockage d’énergie.
La gomme xanthane, substance extraite à l'origine de plantes comme le chou, est connue pour sa teneur en glucides et est souvent utilisée en cosmétique comme barrière naturelle pour maintenir ses bienfaits sur la peau. Dans le cadre d'un développement innovant, la gomme xanthane est désormais utilisée pour protéger les électrodes de la batterie plutôt que la peau.
Le professeur Changshin Jo de l'École supérieure de technologie des métaux ferreux et des matériaux écologiques et du Département de génie chimique de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) en Corée du Sud, et Jooyoung Jang, doctorant au Département de génie chimique, ont créé un film protecteur en mélangeant des polymères. La revue internationale « Energy Storage Materials » a publié les résultats de ses recherches.
En raison de la nature intrinsèquement intermittente des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire, l’importance des systèmes de stockage d’énergie (ESS) ne cesse de croître. La technologie ESS capte et utilise efficacement l’électricité en cas de besoin et constitue un facteur clé dans l’exploitation des énergies renouvelables. Même si les batteries lithium-ion (Li-ion) ont toujours été utilisées pour les applications ESS, leur coût élevé et les préoccupations concernant l'épuisement du lithium ont incité à poursuivre la recherche de solutions alternatives.
Le zinc (Zn) est un élément abondant sur Terre et une alternative prometteuse au lithium. Les batteries zinc-ion ont la capacité de stocker de grandes quantités d’énergie et sont plus sûres en termes de risque d’incendie que les batteries lithium-ion. Cependant, parvenir à un dépôt stable de zinc sur les électrodes des batteries ESS est une tâche difficile, et des cycles répétés de charge et de décharge conduisent souvent à la formation de dendrites sur la surface du zinc, réduisant ainsi la durée de vie de la batterie.
Dans cette étude, l’équipe a combiné la gomme xanthane biopolymère avec un polymère conducteur d’ions pour créer un film protecteur pour les électrodes de la batterie. L'interaction de ces deux polymères forme une couche protectrice lisse sur la surface de l'électrode, empêchant efficacement les impacts physiques et la contamination chimique.
De plus, ce film protecteur est riche en groupes fonctionnels oxygène, qui jouent un rôle important dans la promotion de la nucléation uniforme du zinc, déposant ainsi efficacement du zinc sur la surface de l'électrode. Par conséquent, la formation de dendrites sur la surface du zinc est considérablement réduite et le film protecteur présente toujours une stabilité significative même après 200 jours de charges et décharges répétées.
Le professeur Zhao Changxin a déclaré : « J'espère que cette recherche pourra contribuer à la technologie ESS qui favorise la production durable d'énergie verte.
Source compilée : ScitechDaily