Des chercheurs japonais développent une batterie à air entièrement solide
L'équipe de recherche de l'Université de Yamanashi et de l'Université de Waseda au Japon a mis au point une batterie à air entièrement solide qui utilise une membrane échangeuse de protons comme électrolyte et une substance organique à activité redox comme électrode négative. Ce type de batterie peut être chargé et déchargé à plusieurs reprises, est léger et sûr, et peut également être utilisé dans un état plié. On s'attend à ce qu'il soit utilisé dans les appareils électroniques portables.
Selon un communiqué publié récemment conjointement par l'Université de Yamanashi et l'Université de Waseda, les batteries à air courantes sont généralement composées d'oxygène dans l'air comme matériau actif d'électrode positive, de lithium et d'autres métaux comme matériau actif d'électrode négative et d'un électrolyte aqueux. Les batteries à air ont théoriquement une densité d'énergie plus élevée car il n'est pas nécessaire de stocker des matières actives positives à l'intérieur de la batterie. Cependant, les batteries à air existantes utilisent principalement des électrolytes en solution, ce qui peut entraîner des problèmes de sécurité tels que des fuites d'électrolyte. De plus, les métaux utilisés comme anodes sont sujets à une dégradation des performances sous l'action de l'oxygène et de l'humidité de l'environnement.
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, les chercheurs des deux universités ont coopéré pour essayer d'utiliser le composé organique 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone à activité redox et le polymère du composé comme matériau actif d'électrode négative du batterie, la membrane échangeuse de protons est utilisée comme électrolyte, l'électrode de diffusion de gaz contenant un catalyseur au platine est utilisée comme électrode positive et la substance active est l'oxygène, de manière à former une batterie à air entièrement solide.
Grâce à la mesure du courant et du potentiel, les chercheurs ont confirmé la réaction et sa réversibilité de l'électrode négative de la batterie, et évalué le taux de décharge et les performances du cycle de charge-décharge de la batterie. Des études ont montré qu'il est possible d'utiliser des composés organiques à activité redox comme anode des batteries à air. Par rapport à l'utilisation de 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone comme électrode négative de la batterie, l'utilisation du polymère du composé comme électrode négative peut améliorer de manière significative la capacité de décharge de la batterie. À un taux de décharge de 15C, les cycles de charge-décharge de la batterie à air entièrement solide utilisant le polymère 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone comme électrode négative peuvent atteindre 30 fois.
Des articles connexes ont été publiés dans la revue académique allemande"Édition internationale de chimie appliquée".
Le bulletin indique que par rapport aux batteries à air communes actuelles, ce nouveau type de batterie à air entièrement à semi-conducteurs est plus sûr, et les matériaux utilisés ne contiennent pas d'humidité, et les performances des électrodes ne seront pas dégradées en raison de l'humidité. À l'avenir, en améliorant les propriétés des matériaux et en améliorant la durabilité, cette batterie devrait être utilisée comme source d'alimentation pour les téléphones mobiles et autres appareils électroniques portables.