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Jun 15, 2023

Les idées les meilleures et les plus innovantes pour de nouvelles batteries

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Soyons réalistes : il est difficile d'imaginer la vie moderne sans piles. Nous dépendons de nos appareils et la plupart d’entre eux, notamment les téléphones, les ordinateurs, les montres, les tablettes, les jouets et même les voitures, ont besoin de piles pour fonctionner.

Devant utiliser constamment autant de piles, nous savons également qu’elles ne durent généralement pas très longtemps. Ils semblent manquer d'énergie lorsque cela est le moins pratique et sont souvent coûteux à remplacer et difficiles à recycler.

Améliorer la durabilité des technologies de batteries est d’une importance primordiale pour notre mode de vie. Sachant cela, nous avons examiné certaines des meilleures idées nouvelles pour développer les batteries du futur.

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L’une des raisons particulières d’innover a été de trouver un moyen de dépasser les batteries lithium-ion. Surtout lorsqu’il s’agit de voitures électriques et d’appareils utilisant des batteries lithium-ion. Ces batteries, contenant des électrolytes liquides, sont très courantes.

Mais ce type de batterie présente de graves défauts, comme son efficacité relativement faible et le risque que les électrolytes liquides explosent et provoquent des incendies.

À la recherche d'une approche plus sûre, durable et plus stable, une équipe internationale de chercheurs a récemment découvert la mécanique d'une classe de composés appelés argyrodites, du nom d'un minéral contenant de l'argent, qui ont le potentiel d'être utilisés comme électrolytes à l'état solide. batteries et convertisseurs en énergie thermoélectrique.

Construits à partir de structures cristallines stables composées de deux éléments maintenus en place et d'un troisième libre de se déplacer dans la structure chimique, les composés argyrodites peuvent inclure de l'argent, du germanium, du soufre et d'autres éléments. Leur avantage réside dans le fait que le cadre est assez flexible, ce qui permet de nombreuses combinaisons possibles.

Pour l'étude récente, les chercheurs ont utilisé des neutrons et des rayons X, faisant rebondir ces particules en mouvement rapide sur des atomes dans un composé composé d'argent, d'étain et de sélénium. Cela a permis aux scientifiques de révéler le comportement moléculaire du composé en temps réel. Les données ont ensuite été analysées à l’aide de l’apprentissage automatique et d’un modèle informatique reposant sur des simulations de mécanique quantique.

Les résultats de l'étude, publiés dans la revue Nature, pourraient déboucher sur une gamme de nouvelles possibilités de stockage d'énergie, depuis la création de murs de batteries pour les ménages jusqu'aux véhicules électriques qui se rechargent extrêmement rapidement.

Comme l'a souligné Olivier Delaire, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de génie mécanique et de science des matériaux à l'Université Duke, « cette étude sert à comparer notre approche d'apprentissage automatique qui a permis d'énormes progrès dans notre capacité à simuler ces matériaux en seulement quelques secondes. quelques années », ajoutant « Je pense que cela nous permettra de simuler rapidement et virtuellement de nouveaux composés pour trouver les meilleures recettes que ces composés ont à offrir. »

Une autre approche prometteuse pour remplacer les batteries lithium-ion a été explorée par des chercheurs de l'université australienne RMIT, qui ont utilisé le nanomatériau MXene dans le but de créer des batteries de téléphones portables recyclables qui auraient une durée de vie jusqu'à trois fois plus longue que la technologie actuelle.

Les batteries créées avec ce matériau pourraient durer jusqu'à neuf ans, en utilisant des ondes sonores à haute fréquence pour éliminer la rouille qui s'accumule et affecte les performances de la batterie.

Le MXene présente des similitudes avec le graphène et offre une conductivité électrique élevée. Comme l'explique Leslie Yeo, professeur de génie chimique à l'Université RMIT et chercheur principal principal, dans un communiqué de presse : « Contrairement au graphène, les MXènes sont hautement personnalisables et ouvrent toute une gamme d'applications technologiques possibles dans le futur. »

Cependant, l’utilisation du MXene présente un inconvénient : il peut facilement rouiller, entravant ainsi la conductivité électrique, ce qui le rendrait inutilisable.