Une équipe de recherche du département d’ingénierie mécanique de l’université de Hong Kong (HKU) a mis au point une batterie ionique au magnésium à l’état quasi-solide. d’une tension de 2,4 V et d’une densité énergétique de 264 Wh/kgCes chiffres dépassent les performances des batteries magnésium-ion actuelles, correspondent presque aux caractéristiques des batteries lithium-ion.
Les batteries magnésium-ion, comme les batteries au sel et les batteries lithium-fer-phosphate mieux connues, entrent dans la catégorie des alternatives au lithium-ion, mais (comme leurs collègues) elles doivent encore relever plusieurs défis avant de pouvoir entrer sur le marché.
« Les ions hydrogène, ou protons, sont plus petits et plus légers que les ions métalliques. En raison de leur taille, les protons peuvent facilement pénétrer dans la structure de la cathode de la batterie. Toutefois, cela pose un problème car les protons et les ions magnésium se disputent l’espace, ce qui limite considérablement la quantité d’énergie que la batterie peut stocker et sa durée de vie. »explique Sarah Leong, chercheuse à l’université de Hong Kong et première auteure de l’étude. « Next-generation magnesium-ion batteries : The quasi-solid-state approach to multivalent metal ion storage » (Batteries magnésium-ion de nouvelle génération : l’approche quasi-solide du stockage d’ions métalliques multivalents)., publié dans Science Advance.
Les chercheurs ont amélioré la conception précédente en mettant en œuvre un électrolyte renforcé par des polymères afin de contrôler la concurrence entre les protons et les ions métalliques et de confiner le réseau de liaisons hydrogène.
Il s’agit d’un développement révolutionnairea déclaré le professeur Dennis Y.C. Leung. « Notre batterie magnésium-ion à l’état quasi-solide combine le meilleur des deux mondes, offrant la haute tension des systèmes non aqueux et la sécurité et la rentabilité des systèmes aqueux. Il s’agit d’une étape importante dans le développement de batteries magnésium-ion à haute performance »..
Au cours des tests de cycle de charge/décharge de la batterie, l’équipe de recherche a constaté que même dans des conditions extrêmes, avec des températures très inférieures à zéro (-22°C), la batterie magnésium-ion à l’état quasi-solide conservait 90 % de sa capacité, même après 900 cycles.. La batterie est également ininflammable et résistante aux charges à haute pression.
« La stratégie de développement d’électrolytes avancés présentée dans notre recherche a un potentiel qui va au-delà des batteries à ions magnésium et s’étend à d’autres batteries à ions métalliques multivalents, telles que les batteries à ions zinc et aluminium. »a déclaré le professeur adjoint Wending Pan de la HKU. « Nous pensons que cette étude ouvrira la voie à la prochaine génération de solutions de stockage d’énergie qui seront non seulement efficaces mais aussi respectueuses de l’environnement..
