Les batteries secondaires aqueuses attirent une attention croissante pour leur sécurité, leurs coûts et leurs avantages environnementaux. Cependant, leur adoption à grande échelle fait face à des obstacles en raison d’une fenêtre de stabilité électrochimique étroite et d’une densité d’énergie relativement faible. Comment surmonter ces limitations pour exploiter pleinement le potentiel des batteries aqueuses dans le domaine du stockage d’énergie?
Les batteries aqueuses ont été reconnues pour leur sécurité inhérente, leur coût inférieur et leur impact écologique inférieur, les positionnant comme des candidats sérieux pour les systèmes de stockage d’énergie de nouvelle génération. Cependant, leur utilisation pratique est limitée par une fenêtre de stabilité électrochimique étroite et une densité d’énergie insuffisante, ce qui restreint leurs performances et leur évolutivité dans les applications à grande échelle. Ces défis mettent en évidence la nécessité de développer des électrolytes avancés capables de surmonter ces obstacles.
Une innovation majeure dans l’électrolyte hydrogel
En décembre 2024, des chercheurs de l’Université chinoise de l’Université de Pétrole (Chine orientale) ont révélé leurs résultats dans la revue Energy Materials and Devices. Ils ont synthétisé un nouvel électrolyte d’hydrogel, appelé Zn – Sa – PSN, qui, combiné avec une cathode bleu prussien, atteint une densité d’énergie élevée et un taux de cycle dans les batteries hybrides sodium-zinc. .
Cet électrolyte hydrogel est basé sur un réseau polymère unique caractérisé par des chaînes amides interconnectées et des groupes fonctionnels hydrophiles, des éléments clés de ses performances élevées. Il offre une conductivité ionique impressionnante de 43 ms CM⁻¹, dépassant de loin les électrolytes traditionnels et une fenêtre de stabilité électrochimique étendue à 2,5 V. Cette expansion permet les opérations à des tensions plus élevées, essentielles pour améliorer les batteries de densité d’énergie.
Performance et applications potentielles
En travaillant avec une cathode bleu prussien, la batterie hybride de sodium-zinc montre des performances remarquables, avec plus de 6000 cycles et une dégradation de capacité minimale de seulement 0,0096% par cycle à une densité de courant élevée de 25 C. Cette stabilité découle de la capacité de l’électrolyte hydrogel Pour supprimer les réactions secondaires et inhiber la croissance de la dendrite, un défi commun avec les anodes de zinc. De plus, la batterie atteint une densité d’énergie d’environ 220 WH · kg⁻¹ avec des performances de taux exceptionnelles, jusqu’à 5 C. La polyvalence de l’électrolyte Zn – Sa – PSN permet à son utilisation avec différents matériaux cathodiques, ce qui rend son application compatible en Aqueous Batteries hybrides de sodium-zinc et batteries en zinc.
Cette innovation aborde les limites critiques des technologies actuelles de la batterie et ouvre de nouvelles voies pour le développement futur. En effet, le Dr Linjie Zhi, chercheur principal, a précisé: «Notre électrolyte hydrogel représente une progression importante dans le domaine des batteries aqueuses. Sa capacité à maintenir des performances élevées sur des milliers de cycles et à des densités de courant élevés démontre son potentiel d’applications pratiques dans le stockage d’énergie.“
-Le développement de l’électrolyte hydrogel Zn – SA – PSN a des implications profondes pour l’industrie du stockage d’énergie. Sa capacité à fournir une densité d’énergie élevée et une stabilité à long terme pourrait transformer les systèmes de batterie pour le stockage d’énergie à l’échelle du réseau, les véhicules électriques et d’autres applications nécessitant une efficacité et une sécurité. Ces progrès mettent également en évidence le potentiel des batteries à ions hybrides pour répondre à la demande croissante de solutions de stockage d’énergie durables et efficaces.
Légende d’illustration: Gen AI
Article: «Les batteries à ions hybrides sodium-zinc et super-stables et super stables activées par un électrolyte hydrogel» – doi: 10.26599 / EMD.2024.9370050
Tsinghua University Press – Publication dans la revue Energy Materials and Devices
