Avancée des batteries pour les énergies renouvelables

Les ingénieurs de Columbia ont développé un nouvel électrolyte de batterie plus puissant, plus durable et moins coûteux à produire. Les sources d’énergie renouvelable comme l’éolien et le solaire sont cruciales pour l’avenir de notre planète, mais leur production d’énergie incohérente pose un défi. Pour pleinement utiliser ces ressources, nous avons besoin de solutions de stockage d’énergie efficaces et abordables pour les moments où le vent ou la lumière du soleil ne sont pas disponibles.

Les ingénieurs de Columbia développent des batteries K-Na/S pour un stockage avancé de l’énergie renouvelable.

Les scientifiques en matériaux de Columbia Engineering travaillent sur des batteries innovantes pour améliorer le stockage d’énergie renouvelable. Leur étude récente, publiée dans Nature Communications, met en avant l’utilisation de batteries K-Na/S, qui combinent le potassium (K), le sodium (Na) et le soufre (S) pour créer une solution de stockage d’énergie à coût réduit et à haute capacité.

Yuan Yang, le leader de l’équipe et professeur associé de science des matériaux et d’ingénierie, a souligné l’importance d’allonger la durée de vie des batteries et de réduire les coûts de production. « Améliorer la fiabilité des énergies renouvelables stabilisera les réseaux électriques, réduira la dépendance aux combustibles fossiles et favorisera un avenir plus durable », a déclaré Yang.

Les batteries K-Na/S font face à deux problèmes principaux : leur capacité est limitée en raison de la formation de solides inactifs K2S2 et K2S, qui entravent le processus de diffusion, et elles nécessitent des températures très élevées (>250 °C), ce qui complique la gestion thermique et augmente les coûts. Les recherches précédentes ont rencontré des difficultés avec ces précipités solides et la faible capacité, incitant à une recherche de techniques améliorées.

L’équipe de Yang dévoile un nouvel électrolyte pour améliorer le stockage d’énergie et l’efficacité des batteries K/S.

L’équipe de Yang a développé un nouvel électrolyte à partir d’un mélange d’acétamide et de ε-caprolactame pour améliorer le stockage et la libération d’énergie. Ce nouvel électrolyte dissout K2S2 et K2S, augmentant à la fois la densité d’énergie et de puissance tout en permettant à la batterie de fonctionner à une température significativement plus basse (environ 75 °C) par rapport aux modèles précédents.

Cette approche atteint presque les capacités de décharge théoriques et prolonge la durée de vie des cycles, offrant des avancées prometteuses pour les batteries K/S à température intermédiaire, selon Zhenghao Yang, co-premier auteur de l’étude et doctorant dans le groupe de Yang.

L’équipe fait partie du Columbia Electrochemical Energy Center (CEEC), qui utilise une stratégie multiscale pour découvrir des technologies innovantes et accélérer leur commercialisation. Le CEEC regroupe des enseignants et des chercheurs de la School of Engineering and Applied Science, se concentrant sur divers aspects de l’énergie électrochimique, des électrons aux dispositifs et systèmes. Ses collaborations avec l’industrie aident à transformer les avancées en stockage et conversion d’énergie électrochimique en applications pratiques.

L’équipe travaille actuellement sur de petites batteries de taille pièce, mais vise à développer cette technologie pour un stockage d’énergie à grande échelle. Si elle réussit, ces batteries avancées pourraient garantir un approvisionnement énergétique stable et fiable à partir de sources renouvelables, même lorsque la lumière du soleil ou le vent sont faibles. Ils se concentrent maintenant sur l’optimisation de la composition de l’électrolyte.

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Lisez l’article original sur : ScitechDaily

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