La recherche continue de solutions innovantes pour l’optimisation des performances des accumulateurs énergétiques conduit le monde de la domotique vers des frontières inexplorées. Par ailleurs, l’Université de Stanford annonce de surprenants résultats expérimentaux et innovants en batterie aluminium-ion. La technologie, comme annoncé, semble remplacer la génération d’appareils actuellement sur le marché: piles alcalines et batterie lithium-ion. La révolutionnaire batterie aluminium-air semble être destinée à résoudre finalement les problèmes de longue date liés à la pollution de l’environnement, typique de tous les appareils auxiliaires de puissance et de sécurité, principalement liés à des piles au lithium. Dans cet article, nous proposons un aperçu des principales informations concernant les innovations technologiques et ses principales applications futures. Malheureusement, les sources d’information sont rares, fragmentaires et, dans de nombreux cas, couvertes par des excès de tapage médiatique.
ABC de fonctionnement de la batterie aluminium-ion: simulation d’expérience
Dans cette partie, nous allons présenter une simulation amusante (la nôtre) d’une expérience similaire qui a eu lieu dans les laboratoires de l’Université de Stanford (disponible sur le site www.scienzaviva.it).
Les batteries d’aluminium ne sont pas nouvelles : la première introduite sur le marché remonte à 1987 et certaines restrictions qui en empêchaient l’usage commercial, semblent avoir été éliminées depuis.
L’expérience est conçue pour simuler une batterie aluminium-ion capable d’alimenter un petit moteur électrique, à l’aide de matériaux simples et disponibles dans toutes les maisons.
Le matériau utilisé pour l’expérience est composé de:
- Une feuille d’aluminium;
- Charbon actif pour aquariums;
- Si le charbon actif est en gros grains, un marteau ou un petit mortier pour le casser en petits morceaux;
- Un petit moteur électrique et du ruban adhésif;
- Serviettes essuie-tout de cuisine;
- Deux fils électriques avec des pinces;
- Sel, l’eau et un bol.
Après avoir fait une solution saline dans le bol, on compacte soigneusement une feuille d’aluminium qui deviendra l’élément clé de l’expérience. Concrètement, on étire la feuille d’aluminium et on pose dessus une serviette trempée dans la solution saline. Ensuite, on saupoudre tout ceci de charbon actif. On pose une pince en contact avec le charbon et on referme le tout en paquet. L’autre pince sera attachée à la feuille d’aluminium. En connectant les câbles correctement (positif et négatif) au moteur à actionner et en exerçant une pression sur la batterie improvisée, nous remarquerons l’activation du moteur. Cette batterie élémentaire est ce qu’on appelle communément la batterie aluminium-air, et sa tension est produite par la réaction des ions d’aluminium avec l’oxygène de l’air. Le rendement de la batterie d’aluminium-air est excellent, en effet, lors de l’expérience elle maintient une durée de 10 minutes. La batterie aluminium-air est décidément meilleure que celle au lithium, mais elle n’a pas une grande utilité pratique. La raison de son faible succès est due au fait qu’au cours de la réaction électrolytique, l’aluminium s’avère fragile et s’appauvrit très rapidement. La réaction est lente mais inexorable. Les applications commerciales actuelles, gardent la solution électrolytique et l’aluminium séparés, ils sont mis en contact uniquement en cas de besoin. Cette solution est généralement utilisée comme batterie de secours, mais suite aux essais à l’Université de Stanford, les problèmes ici exposés semblent être résolus. En fait, le prototype de batterie est constitué d’une anode en aluminium, d’une cathode en graphite, et d’un électrolyte liquide (sel) contenu dans un boîtier de polymère.
(Une vidéo très intéressante: https://youtu.be/6biu8Pm8Ym0 )
Les principaux avantages
L’aluminium est un des métaux les plus utilisés pour une multitude d’applications et de solutions. Dans la pratique, sans même s’en rendre compte, nous sommes entourés d’aluminium. Les raisons reposent précisément dans la grande efficacité du produit et dans son prix relativement bas. En outre, il est peu inflammable et ne génère pas d’explosion même si le boîtier de batterie est percé ou endommagé. Un autre avantage est le temps de recharge et la durée de fonctionnement. Le prototype réalisé a pu être entièrement rechargé en environ 60 secondes et a supporté jusqu’à 7500 cycles de charge sans perte de capacité, contre 1000 cycles dans le cas de batterie lithium-ion. Cependant, à l’heure actuelle, la commercialisation des nanotechnologies est encore un objectif lointain qui ne se réalisera pas avant 6 ans, selon les experts, alors que dans certains secteurs cette réalité semble être très proche.
(Un très intéressant test Citroën avec la voiture électrique équipée de batterie de nouvelle génération (http://it.ibtimes.com/auto-elettriche-nuovo-record-percorsi-1800-km-con-la-batteria-alluminio-aria-video-1352437 )