Les batteries doivent devenir moins chères, plus sûres et plus performantes que les piles lithium-ion actuelles. Du moins si l'on veut renoncer aux énergies fossiles.
Les chercheurs se penchent actuellement sur les piles en zinc. Ce métal est abondant, bon marché et facile à recycler. De plus, ces batteries permettent de stocker une grande quantité d'électricité. Elles sont plus sûres parce que leur liquide électrolytique ne contient pas de solvant organique. De tels solvants, tels que ceux présents dans les batteries lithium-ion, sont facilement inflammables. De leur côté, les liquides électrolytiques des piles au zinc sont à base d'eau. Une petite révolution, donc.
Ces liquides électrolytiques aqueux posent toutefois problème, écrivent des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) dans la revue spécialisée Energie & Environmental Science. Lorsque les batteries sont chargées à haute tension, le liquide réagit sur l'une des électrodes pour former de l'hydrogène gazeux, ce qui réduit la performance de la batterie. La réaction crée également une surpression qui peut s'avérer dangereuse. Un autre problème est le dépôt de zinc en forme d'aiguille qui peut se former lors de la charge et qui, dans le pire des cas, peut provoquer un court-circuit.
Ces dernières années, les chercheurs ont enrichi le liquide électrolytique avec du sel afin de maintenir une faible teneur en eau. Mais cela a ralenti les processus de charge et de décharge. De plus, de nombreux sels utilisés contiennent du fluor toxique.
Une équipe internationale dirigée par l'EPFZ a réussi à trouver la bonne concentration de sel. Elle a notamment misé sur des sels d'acide acétique (acétates) respectueux de l'environnement. Les piles au zinc peuvent ainsi être chargées et déchargées beaucoup plus rapidement, comme l'explique Dario Gomez Vazquez de l'EPFZ.
Les chercheurs n'ont pour l'instant testé la batterie qu'en laboratoire. Il s'agit maintenant de développer des batteries plus grandes, comme celles qui servent d'accumulateur dans le réseau électrique pour compenser les fluctuations ou qui stockent dans la cave des maisons individuelles l'électricité solaire produite pendant la journée.
Mais il faudra encore du temps avant qu'elles ne soient commercialisées. Car les piles sont constituées de deux électrodes - l'anode et la cathode - et d'un liquide électrolytique entre les deux. «Nous avons montré qu'en ajustant la composition de l'électrolyte, il est possible de charger efficacement des anodes en zinc, explique Maria Lukatskaya, professeur de systèmes énergétiques électrochimiques à l'EPFZ. Il faudra également optimiser les matériaux des cathodes pour obtenir des batteries au zinc durables et efficaces.»
Traduit et adapté par Anaïs Rey.
