2024-09-18 16:20:06
Réduire la consommation de combustibles fossiles implique, en partie, le développement de plus de véhicules électriques. Si l’on ajoute à cela qu’il existe de plus en plus d’appareils électroniques conçus pour fonctionner sans câbles, on comprend pourquoi piles au lithium est de plus en plus pertinent. Notre vie quotidienne en dépend dans une certaine mesure.
Il existe de nombreux types de batteries, mais les batteries au lithium sont les plus utilisées, en raison de leur efficacité et de leur grande capacité de charge. Malheureusement, ce ne sont pas tous des avantages, puisque le lithium est un métal qui Il est disponible dans très peu d’endroits dans le monde et son obtention implique la déforestation et la destruction des écosystèmes. Si nous voulons réduire la consommation de combustibles fossiles, nous devons rechercher des alternatives qui ne nuisent pas à la planète par d’autres moyens.
C’est pour cette raison que de nombreux scientifiques consacrent leurs recherches au développement de alternatives aux batteries au lithium. C’est précisément le cas d’une équipe de scientifiques de l’Université de Cordoue, dont les résultats ont été récemment publiés. Ils ont réussi à obtenir une batterie basée sur des éléments beaucoup plus propres et accessibles, comme sodium et soufre. Or, en plus d’être plus respectueuse de l’environnement, comment fonctionne cette batterie ?
Commençons par le début : voici comment fonctionnent les batteries au lithium
Avant de passer au sodium et au soufre, il est important de savoir comment fonctionnent les batteries au lithium. En général, une batterie, comme une cellule, fonctionne grâce à la formation de un courant électrique entre deux électrodes. Le négatif est appelé anode et le positif, cathode. Le flux d’électrons traverse un électrolytequi fait office de pont. Normalement, la cathode et l’anode sont composées d’un métal qui perd des électrons et d’un autre qui les reçoit. Mais il y a un problème : il arrive un moment où ils s’épuisent. Qui n’a jamais été à court de piles ?
Les batteries au lithium, en revanche, peuvent être rechargées, ce qui constitue un grand avantage. Mais en plus, ils sont très efficaces. Celles-ci sont basées sur le fait que le lithium C’est l’élément du tableau périodique qui cède le plus facilement des électrons.. Quand tu les perds, rouillespour qu’il forme un ion lithium avec une charge positive. Il peut alors récupérer l’électron pour revenir à sa forme stable. Et c’est là le principal avantage des batteries au lithium.
Normalement, à leur cathode, ils ont oxyde de cobalt et dans son anode il peut y avoir plusieurs options, mais souvent ce sera un matériau similaire au graphite, appelé coque. Le lithium peut être trouvé dans les deux électrodes, avec ces substances. Cependant, la réaction commence à l’anode. Lorsqu’une petite décharge de courant se produit, l’atome de lithium dans l’anode est excité et perd un électron, donnant naissance à l’ion lithium. Les ions lithium voyagent à travers l’électrolyte, tandis que les électrons perdus forment une chaîne à l’extérieur de la batterie. Ce courant d’électrons est celui qui fournit l’électricité nécessaire au fonctionnement des voitures ou des appareils électroniques.
Or, que se passe-t-il lorsque la batterie s’épuise parce qu’il n’y a plus de lithium à exciter ? Aucun problème. Le processus peut être généré tout à fait le contraire.
Lorsque l’on connecte la batterie au lithium au courant électrique, les électrons fournis par celle-ci entrent dans le circuit externe et atteignent la cathode, où se trouvent tous les ions lithium. Ceux-ci récupèrent leur électron perdu et peuvent retourner à la cathode pour démarrer un nouveau cycle.
Tous ne sont pas des avantages, mais il existe des alternatives
Nous avons déjà vu que l’obtention de lithium n’est pas bonne pour l’environnement. Mais ce n’est pas le seul inconvénient des batteries au lithium. Ils contiennent également d’autres substances qui peuvent être très toxiques une fois jetées.
C’est pour cette raison que les scientifiques de l’Université de Cordoue ont recherché une alternative à base de soufre et de sodium. Son fonctionnement est simple. A la cathode il n’y a que du soufre et à l’anode du sodium. Les deux sont des éléments sûr, propre et très facile à obtenir. En principe, cela représentait un défi, car l’atome de sodium est beaucoup plus gros que l’atome de lithium, ce qui rendait son déplacement vers la cathode beaucoup plus compliqué. Cependant, ce problème a été résolu grâce à l’ajout d’un structure métallique et organique (MOF) à base de fer. Ces types de structures ont une multitude d’applications, puisque leur porosité en fait d’excellents adsorbants. Ils peuvent attirer vers eux de nombreux éléments et, dans ce cas, c’est utile, car cela facilite le mouvement des ions sodium vers la cathode et leur stockage pour des utilisations ultérieures.
Les premiers tests de cette alternative aux batteries au lithium ont montré des résultats très positifs. On a vu qu’ils soutiennent 2 000 cycles de charge. Si une personne recharge son téléphone portable tous les 3 jours, cela signifierait 120 recharges par an, donc la batterie durerait 15 ans. Bien plus que la plupart de ceux que nous utilisons aujourd’hui.
Par conséquent, si cela peut être réalisé à grande échelle, nous disposerons d’une option efficace et propre pour les téléphones portables ou les voitures électriques du futur. Sans aucun doute, cela a l’air bien, même s’il faudra attendre pour voir comment cela évolue.
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