Batterie ion oxygène, une nouvelle solution de stockage d'énergie ?

Pas de commentaire avril 10, 2023

Temps de lecture : 4 minutes

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans diverses applications, telles que les véhicules électriques et les téléphones portables, en raison de leur densité énergétique élevée. Cependant, elles présentent de nombreux inconvénients, notamment leur impact environnemental, leur dégradation dans le temps et leur risque d’incendie. Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université de technologie de Vienne a développé une batterie innovante oxygène-ion qui pourrait résoudre ces problèmes majeurs.

Sommaire

Avantages de la technologie oxygène-ion

Contrairement aux batteries au lithium, les batteries oxygène-ion ne perdent pas leur capacité de stockage avec le temps, car elles peuvent être régénérées en utilisant de l’oxygène de l’air ambiant pour compenser toute perte de niveaux d’oxygène de la batterie. De plus, elles ne contiennent pas de lithium, ce qui les rend plus écologiques et permettrait de réduire les coûts de fabrication. Le prototype de l’équipe autrichienne utilise du lanthane, un métal facilement remplaçable, selon les chercheurs.

La batterie oxygène-ion fonctionne en déplaçant les ions d’oxygène d’un matériau céramique à un autre, créant ainsi un courant électrique. Comme la céramique n’est pas un matériau combustible, les risques d’incendie sont pratiquement exclus. Bien que la technologie “oxygène-ion” présente une densité énergétique plus faible que celle des batteries au lithium, elle pourrait être très utile pour stocker l’énergie électrique excédentaire provenant de sources renouvelables, telles que les parcs éoliens et solaires.

Expertise de l’équipe de l’Université de technologie de Vienne dans l’utilisation des matériaux céramiques

Selon les chercheurs de l’Université de technologie de Vienne, la technologie de batterie “oxygène-ion” représente une avancée significative vers un stockage d’énergie plus propre, plus sûr et plus économique. “Les batteries oxygène-ion pourraient être une solution idéale pour stocker l’énergie provenant de sources renouvelables, car elles offrent une alternative plus écologique et sans risque d’incendie aux batteries lithium-ion actuelles”, explique le professeur Franz Miletich, directeur de l’Institut de chimie des matériaux de l’Université de technologie de Vienne.

Une réponse à la demande croissante en batteries pour le stockage d’énergie

Si la production de batteries oxygène-ion à grande échelle est réussie, cela pourrait avoir un impact majeur sur le marché du stockage d’énergie. Selon une étude récente publiée dans la revue scientifique Nature Energy, la demande mondiale de batteries pour le stockage d’énergie pourrait atteindre 2 800 GWh d’ici 2030, en raison de la croissance rapide des énergies renouvelables. La technologie “oxygène-ion” pourrait offrir une solution prometteuse pour répondre à cette demande croissante, en offrant un stockage d’énergie propre, sûr et économique.

Selon les chercheurs de l’Université de technologie de Vienne, les batteries oxygène-ion présentent de nombreux avantages par rapport aux batteries lithium-ion, notamment en termes d’impact environnemental, de sécurité et de coûts de fabrication. Les batteries oxygène-ion sont capables de se régénérer en utilisant de l’oxygène de l’air ambiant, évitant ainsi la dégradation de leur capacité de stockage dans le temps. De plus, elles ne contiennent pas de lithium, ce qui les rend plus écologiques et réduirait les coûts de production.

En effet, l’équipe de l’Université technique de Vienne, dirigée par Alexander Schmid de l’Institut des technologies chimiques et de l’analyse, a une solide expertise dans l’utilisation des matériaux céramiques pour les piles à combustible. Cette expérience les a amenés à explorer la possibilité d’utiliser ces matériaux pour la fabrication de batteries.

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Réduction des risques d’incendie grâce à l’utilisation de céramique

Les matériaux céramiques étudiés par l’équipe sont capables d’absorber et de libérer des ions d’oxygène à double charge négative. Lorsqu’une tension électrique est appliquée, les ions d’oxygène se déplacent d’un matériau céramique à l’autre, générant ainsi un courant électrique, un principe similaire à celui des batteries lithium-ion, explique le professeur Jürgen Fleig.

Les matériaux céramiques présentent des avantages significatifs par rapport aux batteries lithium-ion. La céramique n’est pas inflammable, éliminant ainsi pratiquement tout risque d’incendie ou d’explosion associé aux batteries lithium-ion. De plus, l’utilisation de matériaux céramiques évite l’utilisation d’éléments rares, coûteux et potentiellement nuisibles pour l’environnement.

L’utilisation de matériaux céramiques offre également une grande flexibilité dans la composition de la batterie, comme le souligne Tobias Huber. Il est possible de remplacer certains éléments difficiles à obtenir par d’autres plus facilement disponibles. Le prototype de batterie utilise actuellement du lanthane, un élément peu courant, mais des recherches sont en cours pour le remplacer par un élément moins cher. Le cobalt ou le nickel, couramment utilisés dans de nombreuses batteries, ne sont pas utilisés du tout dans cette technologie.

Une autre caractéristique intéressante de la technologie “oxygène-ion” est qu’elle utilise du lanthane, un métal facilement remplaçable, comme matériau dans son prototype. Cela signifie que la batterie peut être facilement recyclée et que les matériaux utilisés peuvent être récupérés, ce qui pourrait contribuer à réduire la dépendance aux métaux rares et les problèmes associés à leur extraction.

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Les applications potentielles dans le stockage d’énergie

En ce qui concerne les applications potentielles, les batteries oxygène-ion pourraient être particulièrement utiles pour le stockage d’énergie excédentaire provenant de sources renouvelables, telles que les parcs éoliens et solaires. La capacité de stockage à long terme et la sécurité accrue de ces batteries pourraient permettre de mieux gérer les fluctuations de l’offre et de la demande d’énergie provenant de sources renouvelables, contribuant ainsi à une transition énergétique plus durable.

Les chercheurs de l’Université de technologie de Vienne continuent de travailler sur le développement de la technologie oxygène-ion et d’explorer de nouvelles possibilités d’applications. Si la production de batteries oxygène-ion à grande échelle est réussie, cela pourrait avoir un impact majeur sur le marché du stockage d’énergie, en offrant une solution plus propre, plus sûre et plus économique pour répondre aux besoins croissants en matière d’énergie renouvelable.

Il convient de noter que la recherche sur les batteries oxygène-ion en est encore à un stade préliminaire et qu’il reste des défis à relever avant que cette technologie ne soit largement adoptée. Cependant, les progrès réalisés jusqu’à présent sont prometteurs et pourraient ouvrir la voie à une nouvelle génération de batteries novatrices avec des avantages significatifs en termes de durabilité, de sécurité et d’efficacité énergétique.

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Source :

Université de technologie de Vienne. (2023, mars 21). New invention: The oxygen-ion battery. [Communiqué de presse] : https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news-articles/news/neue-erfindung-die-sauerstoff-ionen-batterie