Photo du prototype Al-air utilisé pour collecter des données dans l'étude. Crédit :Brandon J. Hopkins
Les batteries métal-air sont l'un des types de batteries les plus légers et les plus compacts disponibles, mais ils peuvent avoir une limitation majeure :lorsqu'ils ne sont pas utilisés, ils se dégradent rapidement, car la corrosion ronge leurs électrodes métalliques. Maintenant, Les chercheurs du MIT ont trouvé un moyen de réduire considérablement cette corrosion, permettant à ces batteries d'avoir une durée de vie beaucoup plus longue.
Alors que les batteries lithium-ion rechargeables typiques ne perdent qu'environ 5 % de leur charge après un mois de stockage, ils sont trop chers, volumineux, ou lourd pour de nombreuses applications. Les batteries primaires (non rechargeables) aluminium-air sont beaucoup moins chères et plus compactes et légères, mais ils peuvent perdre 80 pour cent de leur charge par mois.
La conception du MIT surmonte le problème de corrosion des batteries aluminium-air en introduisant une barrière d'huile entre l'électrode en aluminium et l'électrolyte, le fluide entre les deux électrodes de la batterie qui ronge l'aluminium lorsque la batterie est en veille. L'huile est rapidement pompée et remplacée par de l'électrolyte dès que la batterie est utilisée. Par conséquent, la perte d'énergie est réduite à seulement 0,02 % par mois, soit une amélioration de plus d'un millier.
Les résultats sont rapportés aujourd'hui dans le journal Science par l'ancien étudiant diplômé du MIT Brandon J. Hopkins '18, W.M. Professeur d'énergie Keck Yang Shao-Horn, et professeur de génie mécanique Douglas P. Hart.
Alors que plusieurs autres méthodes ont été utilisées pour prolonger la durée de vie des batteries métal-air (qui peuvent utiliser d'autres métaux tels que le sodium, lithium, magnésium, zinc, ou fer), ces méthodes peuvent sacrifier les performances, dit Hopkins. La plupart des autres approches consistent à remplacer l'électrolyte par un autre, formulation chimique moins corrosive, mais ces alternatives réduisent considérablement la puissance de la batterie.
D'autres méthodes consistent à pomper l'électrolyte liquide pendant le stockage et à le remettre avant utilisation. Ces méthodes permettent toujours une corrosion importante et peuvent obstruer les systèmes de plomberie dans le bloc-batterie. Étant donné que l'aluminium est hydrophile (attirant l'eau) même après que l'électrolyte est vidangé de l'emballage, l'électrolyte restant s'accrochera aux surfaces des électrodes en aluminium. « Les batteries ont des structures complexes, il y a donc beaucoup de coins pour que l'électrolyte se coince, " qui se traduit par une corrosion continue, Hopkins explique.