Le nouveau type de batterie 'Négatif' pourrait permettre de recharger votre téléphone une seule fois par semaine

Nous devrions exiger certaines choses d’une alimentation décente. Pas moins, il ne devrait pas nécessiter de température semblable à celle d'un four pour fonctionner. C'est juste une donnée.

Pendant des décennies, le fluorure est resté un concurrent potentiel pour les batteries lithium-ion. Si ce n’est pour son besoin de cuire à plus de 150 degrés Celsius (300 degrés Fahrenheit), le fluorure pourrait être en avance dans le match. Maintenant, il semble que les choses vont bientôt bouger dans le secteur des batteries.

"Les batteries au fluorure peuvent avoir une densité d'énergie plus élevée, ce qui signifie qu'elles peuvent durer plus longtemps, jusqu'à huit fois plus longtemps que les batteries utilisées aujourd'hui", déclare le chercheur de Caltech, Robert Grubbs, célèbre pour avoir remporté un prix Nobel de chimie en 2005.

Cela signifie qu'il est possible de brancher votre smartphone une fois par semaine plutôt qu'une fois par jour. Ou, si les engins spatiaux vous intéressent davantage, insérez davantage de puissance dans une cellule plus petite pour économiser votre poids vital.

Le type de technologie électrochimique qui alimente vos appareils intelligents utilise des cations de lithium «Li2 +» chargés positivement en tant que sorte de «piston» chimique pour attirer une charge électrique à travers un circuit.

À pleine charge, une réserve de cations occupe l'anode de la batterie. Une fois le circuit fermé, des ions pénètrent dans la cathode, produisant un courant qui fait le travail primordial. Pour réinitialiser la cellule, il suffit d'une tension permettant de "repousser" le piston de lithium vers l'arrière.

Bien sûr, ce piston peut également fonctionner en sens inverse. Les ions négatifs tels que le fluorure (F-) peuvent également créer la tension nécessaire pour attirer des électrons à travers un conducteur.

En fait, à certains égards, ils peuvent faire un travail encore meilleur, grâce au nombre réduit de charges par ion.

"Pour une batterie qui dure plus longtemps, vous devez déplacer un plus grand nombre de charges", explique Simon Jones, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

"Déplacer des cations métalliques à charges multiples est difficile, mais un résultat similaire peut être obtenu en déplaçant plusieurs anions chargés individuellement, qui se déplacent avec une facilité relative."

La différence est un peu comme envoyer un serveur avec un plateau de boissons. Un serveur portant un plateau de boissons peut sembler plus efficace, mais deux serveurs souples avec une boisson chacun sont beaucoup plus agiles et se rangent beaucoup plus facilement.

En tant que telle, une technologie basée sur de petits anions pourrait théoriquement donner une meilleure batterie. Et le fluor présente une masse atomique suffisamment faible pour attirer l’attention comme anion candidat approprié depuis les années 1970.

"Mais le fluor peut être difficile à utiliser, en particulier parce qu'il est si corrosif et réactif", déclare Grubbs.

Cela ne veut pas dire que personne n’a réussi à fabriquer une batterie à ions fluorure fonctionnelle. Mais les ions font partie d’une structure solide qui, comme vous pouvez l’imaginer, ne les laisse pas glisser trop facilement. Pas à température ambiante au moins.

Au-delà de 150 degrés Celsius (300 degrés Fahrenheit), cela pose moins de problèmes. Bien sûr, vous devez maintenant mettre votre batterie à une température pouvant atteindre un muffin.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs de Caltech ont misé sur un solvant électrolytique appelé bis (2,2,2-trifluoroéthyle). Ou BTFE pour faire court.

Après avoir découvert que le solvant permettait aux anions de fluorure de se mélanger entre les électrodes à la température ambiante, l’équipe a mis au point des modèles pour trouver des moyens d’améliorer ses performances avec des additifs.

La formule finale est stable, permet une conductivité élevée et peut tolérer un fonctionnement sous diverses tensions.

En associant le fluide au trifluorure de cuivre-lanthane, les chercheurs ont découvert qu'il était possible de fabriquer une batterie efficace à base d'anions pouvant être rechargée et déchargée sans qu'il soit nécessaire de chauffer la chaleur.

"Nous en sommes encore aux premiers stades de développement, mais il s'agit de la première batterie au fluorure rechargeable qui fonctionne à température ambiante", a déclaré M. Jones.

Nous avons donc peut-être besoin d'attendre un peu plus longtemps pour les recharges téléphoniques hebdomadaires, mais il s'agit d'une étape excitante. Nous avons hâte d'attendre que cette technologie excitante arrive sur le marché.

Cette recherche a été publiée dans Science.

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