Quelle technologie de batterie émergente définira notre avenir ?

Origines de l'innovation -Les technologies émergentes de batteries ont un grand potentiel pour avoir un impact sur diverses industries, de la transition énergétique et des véhicules électriques aux applications médicales.

Des voitures aux appareils médicaux, la vie contemporaine dépend largement des batteries. La capacité de stocker efficacement l'énergie est cruciale pour alimenter des appareils allant des gadgets minuscules aux gros SUV. Par conséquent, il existe un effort continu pour améliorer les performances de la batterie. À quoi ressemble le paysage des technologies de batterie de pointe ? Quelles percées peut-on anticiper dans un futur proche ?

Des chercheurs de l'Université de technologie de Vienne ont mis au point une batterie oxygène-ion qui offre plusieurs avantages par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles. Bien que les batteries oxygène-ion aient des densités d'énergie plus faibles, leur capacité de stockage peut être régénérée, permettant potentiellement une durée de vie prolongée. Ces batteries sont construites à partir de matériaux incombustibles et ne nécessitent pas d'éléments rares, ce qui en fait un excellent choix pour les grands systèmes de stockage d'énergie qui stockent l'énergie électrique à partir de sources renouvelables.

Des chercheurs autrichiens de l'Université Johannes Kepler ont créé la première batterie extensible et biodégradable. Cette batterie innovante est soluble dans l'eau, se décompose facilement dans le corps et est conçue pour être utilisée dans les appareils portables et les implants médicaux. Les batteries existantes contiennent souvent des métaux toxiques et sont difficiles à recycler, mais cette percée surmonte ces limitations en utilisant de l'élastomère, du magnésium, de l'oxyde de molybdène et un gel biodégradable dans sa construction.

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Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de technologie laser ont mis au point deux procédés de fabrication laser révolutionnaires qui améliorent l'efficacité énergétique dans la production de batteries lithium-ion. Le système de séchage au laser à diode réduit la consommation d'énergie de 50 % et les besoins en espace à l'échelle industrielle de 60 %. Le laser à impulsions ultracourtes (USP) haute puissance crée également des autoroutes Li-ion dans l'électrode de la batterie, augmentant ainsi la densité de puissance et la durée de vie.

Des scientifiques néerlandais de Delft ont développé une méthode pour prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion en mélangeant cinq sels ensemble. Cette approche innovante stabilise la couche d'électrolytes brisés, améliore la durée de vie de la batterie et offre des avantages en matière de mobilité électrique et de stockage à court terme de l'énergie solaire et éolienne. Les chercheurs explorent également l'application potentielle de ce concept d'électrolyte dans les batteries sodium-ion de nouvelle génération, ce qui pourrait réduire la dépendance au lithium.

Des chercheurs de POSTECH et de l'Université de Sogang ont développé un matériau d'anode à haute capacité pour les batteries li-ion, qui pourrait potentiellement décupler l'autonomie des véhicules électriques. En remplaçant les anodes en graphite conventionnelles par des anodes en silicium et des polymères chargés en couches, ils ont créé un matériau stable et fiable. Cette avancée pourrait répondre à la demande croissante de batteries haute capacité dans le secteur des véhicules électriques et contribuer à lutter contre le changement climatique grâce à l'adoption des véhicules électriques.

L'ingénieur en mécanique Jelle Houben et son collègue Pim Donkers ont développé un système en boucle fermée utilisant des pastilles de sel pour stocker l'énergie renouvelable. Cette batterie au sel rechargeable offre une capacité de stockage plus longue et plus longue que les batteries conventionnelles. La technologie fonctionne en convertissant l'électricité en chaleur, qui chauffe un liquide (pétrole ou eau) qui passe à travers un évaporateur contenant des sels, permettant le stockage et la libération de chaleur. Cette batterie au sel pourrait révolutionner le stockage des énergies renouvelables et contribuer à un environnement bâti sans gaz naturel.

Les batteries lithium-soufre à semi-conducteurs offrent le potentiel de densités d'énergie beaucoup plus élevées et d'une sécurité accrue, par rapport aux batteries lithium-ion conventionnelles. Mais il y a aussi un inconvénient. Les résultats de recherches récentes dévoilent un goulot d'étranglement de développement auparavant négligé pour les batteries à semi-conducteurs, montrant que des limitations existent dans les composites cathodiques en raison du transport ionique lent. Le défi consiste maintenant à permettre une livraison plus rapide des ions dans le composite cathodique.

La technologie CERENERGY, développée par Fraunhofer IKTS au cours des huit dernières années, marque une avancée significative dans la technologie des batteries. Ces batteries à l'état solide d'alumine de sodium, également connues sous le nom de batteries au chlorure de sodium et de nickel, utilisent de l'alumine de haute pureté pour l'électrolyte à l'état solide en céramique critique.

Elestor, fondée en 2014, a développé une batterie à flux innovante qui utilise l'hydrogène et le brome comme matériaux actifs, tous deux disponibles presque indéfiniment sur Terre. De plus, comme la batterie génère de l'hydrogène pendant le processus de charge, le concept introduit plusieurs nouvelles possibilités d'intégration d'infrastructures d'hydrogène et d'électrolyseurs. Ainsi, Elestor combine deux mondes de stockage d'énergie : par batteries et sous forme d'hydrogène.

Les technologies émergentes de batteries ont un grand potentiel pour avoir un impact sur diverses industries, de la transition énergétique et des véhicules électriques aux applications médicales. Au fur et à mesure que ces innovations progressent et deviennent largement disponibles, nous pouvons nous attendre à des avancées significatives en matière de stockage, d'efficacité et de durabilité de l'énergie. La course est lancée pour déterminer laquelle de ces percées définira finalement notre avenir.