(Phys.org)—Les scientifiques ont construit une batterie contenant un fluide magnétique qui peut être déplacé dans n'importe quelle direction en appliquant un champ magnétique. Le concept de batterie à commande magnétique pourrait être particulièrement utile pour les batteries à flux, où il pourrait éliminer le besoin des pompes qui sont généralement nécessaires pour déplacer l'électrolyte d'un réservoir de stockage externe vers l'intérieur d'une pile électrique pour fournir de l'électricité. Les batteries à flux font l'objet de recherches actives en tant que dispositifs de stockage d'énergie à grande échelle pour les réseaux électriques, où ils pourraient stocker l'énergie captée par des sources d'énergie alternatives intermittentes telles que le vent et le solaire.

Les chercheurs, dirigé par Yi Cui, Professeur à l'Université de Stanford, ont publié un article sur la nouvelle batterie à commande magnétique dans un récent numéro de Lettres nano .

"La plus grande importance de notre travail réside dans l'idée innovante d'utiliser un champ magnétique pour contrôler et améliorer le transport de masse et d'électrons dans un système de batterie, " auteur principal Weiyang Li, auparavant à l'Université de Stanford et maintenant au Dartmouth College, Raconté Phys.org .

La clé de la nouvelle conception de la batterie est la composition du catholyte (la partie de l'électrolyte près de la cathode), qui contient du polysulfure de lithium mélangé à des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer. En appliquant un champ magnétique, les chercheurs pourraient tirer les colloïdes de nanoparticules dans une direction souhaitée, et en raison de la forte liaison entre les nanoparticules d'oxyde de fer et le polysulfure de lithium, le polysulfure de lithium pourrait être entraîné avec les particules magnétiques. Cela crée une solution magnétique biphasique, avec une forte concentration de polysulfure d'un côté du récipient et une faible concentration de l'autre.

Déplacer magnétiquement les matériaux électrochimiquement actifs dans l'électrolyte de cette manière serait très utile pour les batteries à flux, car le but de ces batteries est de déplacer les molécules actives de manière à ce qu'elles soient en contact étroit avec un collecteur de courant. Cela permet d'utiliser un plus grand nombre de matières actives, résultant en une densité d'énergie plus élevée pour la batterie.

Les tests ont montré que le nouveau fluide magnétique contenant les nanoparticules d'oxyde de fer conduit à des améliorations dans plusieurs domaines par rapport à un électrolyte sans les nanoparticules, dont une capacité supérieure (350 mAh/g vs. 126 mAh/g), ce qui correspond à une densité énergétique volumétrique élevée de 66 Wh/L, ainsi qu'une meilleure rétention de la capacité et de l'efficacité. Les chercheurs attribuent ces améliorations à la capacité du champ magnétique à transporter davantage de molécules de polysulfure et à minimiser l'"effet navette" indésirable, qui se produit lorsque les molécules de polysulfure se rendent à l'anode, car les nanoparticules magnétiques peuvent ancrer les molécules de polysulfure à la cathode.