Téléphones, voitures électriques, stations spatiales - pour faire fonctionner tous ces appareils, vous avez besoin de produits de haute qualité, puissants et
Comment fonctionnera la batterie du futur ?
Une équipe internationale de scientifiques dirigée parDarren Khan et avec la participation des ingénieurs de LG ont développé une batterie à semi-conducteurs haute performance avec une anode en silicium pur. On l'appelait la batterie du futur car ses propriétés surpassent tous ses analogues.
Pour créer une telle batterie, les auteursa combiné deux approches de la production de batteries pour voitures électriques, de sorte que la batterie a un électrolyte à l'état solide et une anode en silicium. La batterie résultante a été testée par une équipe internationale et confirmée comme sûre.
Il peut également être utilisé non seulement dans les voitures électriques, mais également dans les réseaux électriques.
Pourquoi les scientifiques développent-ils constamment de nouveaux types de batteries ? Quel est le problème avec ceux que nous utilisons aujourd'hui?
Le plus souvent, nous utilisons des batteries lithium-ion, ellespeut être trouvé partout : dans les téléphones, les ordinateurs portables, les appareils photo. De telles batteries sont loin d'être idéales : elles peuvent stocker de l'énergie pendant longtemps et en grande quantité, mais elles s'usent rapidement, sont également exigeantes en température lors de leur utilisation et ne supportent pas des vibrations régulières et puissantes. Ce dernier affecte le fonctionnement, par exemple, des véhicules électriques.
Le problème est que la structure cristallineles batteries lithium-ion sont changées à chaque cycle de charge-décharge. Cela signifie que l'arrangement des atomes, qui fournissait initialement les performances requises, devient différent.
La corrosion se produit également dans la batterie.Chaque électrode est connectée à un collecteur de courant, généralement un métal tel que le cuivre pour l'anode et l'aluminium pour la cathode. Si cet élément de connexion commence à se détériorer et à s'effondrer, la surface du collecteur de courant se déformera également. Par conséquent, si le métal est corrodé, il ne peut pas déplacer efficacement les électrons.
Un autre problème avec les batteries modernes est le matériauà partir duquel ils sont fabriqués. La plupart utilisent du cobalt : 60 % de l'approvisionnement mondial en cobalt provient du Congo, la dépendance du marché est donc extrêmement élevée et la production mondiale pourrait souffrir des problèmes d'importation.
Si les batteries lithium-ion ne fonctionnent pas bien, les dernières batteries à anode au silicium les remplaceront-elles ?
Oui, mais ce n'est pas si simple.Toute technologie a ses inconvénients. Aujourd'hui, des batteries à anode au silicium sont utilisées, par exemple, dans Tesla. Selon Elon Musk, le silicium dans les batteries de voitures électriques permet d'augmenter l'autonomie de 6 %. De plus, ces batteries ont une capacité spécifique relativement plus élevée - elle est d'environ 3 600 mA * h / g.
Mais il y a aussi des problèmes :par exemple, ce type d'anode est instable et peut donc être dangereux en fonctionnement. S’il entre en contact avec un électrolyte liquide, le silicium ne stocke pas bien l’énergie. Dans ce cas, le moteur électrique perd sa puissance. C’est pourquoi les batteries d’aujourd’hui ne sont pas entièrement constituées de silicium. Si son pourcentage est faible, la croissance de la productivité reste minime.
Quelles autres batteries pourraient apparaître dans nos appareils à l'avenir ?
- Batterie au lithium-carbone
Les ingénieurs de Mahle avecLe fabricant de batteries Allotrope Energy a créé une nouvelle architecture de batterie lithium-carbone basée sur des supercondensateurs. La nouvelle batterie est constituée d'une anode à grande vitesse combinée à une cathode. Les deux parties sont séparées par un électrolyte organique. Il peut charger rapidement des supercondensateurs et stocker de l'énergie à haute densité. Les développeurs ont réussi à charger un cyclomoteur électrique en 90 secondes.
- Batterie au lithium-soufre avec du sucre
Les auteurs d'un autre ouvrage scientifique ont créé le lithium-soufrebatterie et sucre usé pour le rendre plus stable. Certaines substances à base de sucre peuvent empêcher la dégradation dans les sédiments géologiques et également maintenir des liaisons fortes entre les sulfures. En conséquence, la batterie au sucre a démontré une capacité d'environ 700 mAh/g et a fonctionné sur 1 000 cycles.
- Pile au chlore en métal alcalin
Chercheurs à l'Université de Stanforda développé une batterie au chlore alcalin : elle est basée sur la conversion chimique inverse du chlorure de sodium (Na/Cl2) ou du chlorure de lithium (Li/Cl2) en chlore. La cellule résultante a montré une capacité de décharge assez élevée - 2 800 mA * h / g de la cathode. Mais après le premier cycle d'utilisation, la capacité a diminué de moitié. Malgré cela, la batterie a bien fonctionné.
Les batteries du futur seront fabriquées à partir dematériaux courants et facilement recyclables, et commencera également à stocker de l’énergie à haute densité et sera presque non corrosif. Jusqu'à présent, les ingénieurs et les physiciens n'ont pas réussi à créer la formule parfaite pour une batterie, mais le besoin d'un stockage efficace de l'énergie continue de croître, nous verrons donc de nombreuses autres solutions inhabituelles dans cette direction.
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