Des chercheurs dirigés par le professeur Li Xianfeng de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences ont récemment développé une membrane composite pour les batteries à flux à base de zinc à longue durée de vie. Leur étude a été publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale .

La batterie à flux à base de zinc (ZFB) a attiré beaucoup d'attention en tant qu'application de stockage d'énergie stationnaire en raison de son faible coût, haute sécurité intrinsèque et respect de l'environnement. Cependant, son développement est limité par une mauvaise durée de vie et de mauvaises performances charge-décharge, principalement en raison de problèmes de dendrite/accumulation de zinc.

Les membranes conductrices d'ions jouent un rôle important dans la régulation de la morphologie du dépôt de zinc et l'inhibition de la croissance des dendrites, améliorant ainsi la stabilité en cyclage de la batterie.

Au début de leurs recherches, Le groupe de Li a ajusté la direction et la morphologie du dépôt de zinc en modulant les propriétés de charge négative de la membrane poreuse conductrice d'ions, améliorant ainsi la capacité de surface et la stabilité de cycle des batteries à flux à base de zinc (Commun. Nat., 2018).

Sur la base de leurs travaux antérieurs, les chercheurs ont ensuite développé une membrane composite en revêtant des nanofeuillets de nitrure de bore (BNNS) présentant une conductivité thermique et une résistance mécanique élevées sur un substrat de membrane poreuse.

La couche d'écailles de BNNS faisant face à l'électrode négative sert de caloporteur, améliorant ainsi la répartition de la température de surface de l'électrode et ajustant davantage la morphologie du zinc. De plus, sa haute résistance mécanique évite que le zinc métallique n'endommage la membrane.

L'effet synergique de ces deux facteurs peut améliorer le cycle de vie des ZFB. Les piles alcalines zinc-fer à flux assemblées avec cette membrane peuvent fonctionner de manière stable pendant 500 cycles de charge-décharge (~800 h) à une densité de courant de 80 mA cm ^-2 sans atténuation notable.

Plus important encore, une efficacité énergétique supérieure à 80% peut être obtenue même à 200 mA cm ^-2 . Ces résultats peuvent servir de référence pour la réglementation des anodes de zinc dans les batteries à base de zinc.