Selon des recherches, les scientifiques veulent utiliser un produit chimique trouvé dans les carapaces de crabe et de homard pour rendre les batteries plus durables.
“Nous pensons que la biodégradabilité des matériaux, ou l’impact environnemental, et les performances des batteries sont importantes pour un produit, qui a le potentiel d’être commercialisé”, a déclaré Liangbing Hu, directeur du Center for Materials Innovation de l’Université du Maryland et chef de file. auteur de l’article, publié dans la revue Matter.
Alors que le monde évolue vers le déploiement de solutions d’énergie verte et de véhicules électriques, les batteries utilisées pour cette technologie doivent également être respectueuses de l’environnement.
Mais les produits chimiques utilisés dans les batteries conventionnelles telles que le lithium-ion peuvent mettre des centaines ou des milliers d’années à se décomposer. Ces produits chimiques sont aussi souvent corrosifs et inflammables. Dans certains cas, des batteries de gadgets grand public ont pris feu dans des avions ou provoqué des incendies dans des sites de déchets et de recyclage.
Les chercheurs du Maryland ont mis au point des batteries qui utilisent un produit dérivé de carapaces de crustacés pour stocker de l’énergie.
Les crustacés comme les crabes, les crevettes et les homards ont des exosquelettes constitués de cellules qui contiennent de la chitine, une sorte de polysaccharide qui rend leur carapace dure et résistante. Ce matériau précieux est abondant dans la nature et peut également être trouvé dans les champignons et les insectes, mais il est généralement jeté sous forme de déchets alimentaires des restaurants et de sous-produit de l’industrie alimentaire. Les scientifiques étudient depuis longtemps ses diverses applications – en génie biomédical, par exemple, pour le pansement des plaies ainsi que les traitements anti-inflammatoires – et maintenant, en génie électrique.
Grâce à un traitement chimique et à l’ajout d’une solution aqueuse d’acide acétique, la chitine peut finalement être synthétisée en une membrane de gel ferme et utilisée comme électrolyte pour une batterie. Un électrolyte est le liquide, la pâte ou le gel à l’intérieur d’une batterie qui aide les ions – des molécules chargées – à se déplacer d’une extrémité à l’autre d’une batterie, lui permettant de stocker de l’énergie.
En combinant cet électrolyte de chitosane avec du zinc, un métal naturel de plus en plus utilisé pour fabriquer des batteries bon marché et sûres, l’équipe de Hu a pu créer une batterie renouvelable.
La batterie a une efficacité énergétique de 99,7 % même après 1 000 cycles de batterie, soit environ 400 heures. Cela signifie qu’ils peuvent être rapidement chargés et déchargés sans affecter de manière significative leurs performances. “Ce n’est pas une chose facile pour les batteries de fonctionner à haute densité de courant. La performance affichée suggère le mérite du matériau à base de chitosane dans ce travail », a déclaré Hu.
Les batteries ne sont pas inflammables et les deux tiers de la batterie en chitosan peuvent se décomposer dans le sol grâce à la dégradation microbienne en seulement cinq mois, laissant derrière eux du zinc recyclable. Antonio J Fernández Romero, professeur de sciences des matériaux pour la production d’énergie à l’Université de Carthagène en Espagne, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’il s’agissait de “propriétés exceptionnelles”.
Il a déclaré: “La conception de nouvelles batteries respectueuses de l’environnement, bon marché et produisant une capacité de décharge élevée, est l’un des éléments les plus importants qui doivent être développés dans les années à venir.” Il a ajouté que la biodégradabilité était essentielle et qu’à ce niveau, le système semblait très bien fonctionner, mais il faudrait le tester à plus grande échelle et dans des conditions d’utilisation commerciale.
La conception pourrait ouvrir la voie au développement de batteries performantes et durables pour le stockage de l’énergie verte, selon Hu et les auteurs de l’étude.
“Lorsque vous développez de nouveaux matériaux pour les technologies de batterie, il y a généralement un écart important entre les résultats de laboratoire prometteurs et une technologie démontrable et évolutive”, a déclaré Graham Newton, professeur de chimie des matériaux à l’Université de Nottingham, qui n’a pas participé à l’étude. . Il est un expert des batteries durables et recherche comment elles peuvent être améliorées.
Jusqu’à présent, selon Newton, les résultats des batteries chitosane-zinc sont prometteurs. “Il existe des exemples de batteries comme celle-ci qui ont été commercialisées et sont testées en tant que systèmes de stockage d’énergie stationnaires”, a déclaré Newton. “Il y a encore pas mal de défis à relever dans le développement des batteries zinc-ion, mais des études fondamentales comme celle-ci sont extrêmement importantes.”
