Après des années d'étude, un groupe de scientifiques de l'Université A&M du Texas a mis au point une batterie avec des électrodes à base d'eau et sans métal, qui semblent donner d'excellents résultats.
Le fonctionnement de ce type de batterie est similaire à celui des batteries lithium-ion : elles comportent une cathode, chargée négativement, et une anode, chargée positivement, ainsi qu'un électrolyte. Cependant, les électrodes sont constituées de polymères à base d'eau et l'électrolyte n'est rien d'autre que de l'eau avec des sels organiques dissous.
Tout le mérite revient à l'électrolyte
L'électrolyte est conçu pour permettre aux ions (les particules porteuses de charge) de passer d'un côté à l'autre de la cellule et il est également la clé du stockage de l'énergie grâce à ses interactions avec les électrodes.
Jodie Lutkenhaus, professeure de génie chimique et co-autrice de l'étude, qui a été publiée il y a deux semaines dans Nature Materials, a déclaré :
"Si une électrode se dilate trop pendant le cycle de charge, elle ne peut pas conduire les électrons efficacement. Il en résulte une perte de performance. Il s'agit d'un facteur clé. Je pense que la capacité de stockage d'énergie de cette batterie peut varier de 1000% en fonction de l'électrolyte choisi et des problèmes de déformation des électrodes."
L'eau complique les choses
Les polymères utilisés pour les électrodes ont donc une fonction de stockage d'énergie qui n'est pas encore totalement comprise. Leur réaction en milieu aqueux est complexe et difficile à décrypter en raison du transfert simultané d'électrons, d'ions et de molécules d'eau.
Bien entendu, la batterie à eau présente également de nombreux avantages. Tout d'abord, elle est totalement ininflammable. Ensuite, elle ne nécessite pas de métaux rares tels que le lithium ou le cobalt et est donc également relativement facile à fabriquer. Lutkenhaus a ajouté :
"La pénurie de matériaux nécessaires à la production de batteries entraînera une hausse des prix mais si nous parvenons à trouver des alternatives, nous stabiliserons l'offre et la demande. De plus, les batteries à eau peuvent facilement être produites aux États-Unis, puisque tous les matériaux nécessaires sont disponibles localement."
Le Dr Daniel Tabor, co-auteur de la recherche, a quant à lui indiqué :
"Notre étude sur cette technologie de stockage de l'énergie constitue une avancée importante vers les batteries sans lithium. En outre, nous avons une meilleure idée de ce qui, au niveau moléculaire, fait que certaines électrodes de batterie fonctionnent mieux que d'autres, ce qui nous donne une indication claire de la direction à prendre dans la conception des matériaux."
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