Qu’est-ce qu’une batterie aluminium-air ?

Alors que le marché des VE continue d’acquérir de l’énergie, certains clients de véhicules s’inquiètent encore de la sécurité des batteries à air et aussi des batteries lithium-ion. Pour résoudre ces problèmes légitimes, beaucoup d’argent et de temps sont consacrés à l’établissement de nouvelles technologies de batteries.

Ces dernières années, les entreprises ont acheté une batterie ancienne mais boostée, basée sur l’aluminium ainsi que l’air, qui a la possibilité de faire progresser le secteur des VE de manière substantielle. La batterie aluminium-air (Al-air) semble changer la donne dans le secteur des VE, mais est-ce bien le cas ?

Qu’est-ce qu’une batterie aluminium-air ?

Crédit image : ENERGY.GOV/ Wikimedia Commons

Les voitures électriques jouent une fonction importante dans l’accomplissement d’un futur net-zéro. Néanmoins, l’inquiétude quant à l’autonomie et les problèmes de sécurité liés aux batteries au lithium-ion sont des obstacles qui freinent le développement du marché des VE. Les batteries lithium-ion ont effectivement mené la transformation des VE, mais elles sont toujours limitées à une variété de 400 miles, ce qui peut poser des problèmes sur les longs trajets.

Le problème de la découverte d’une station de recharge dans les endroits éloignés ainsi que l’attente jusqu’à ce que votre VE soit facturé peuvent éviter des clients potentiels. D’autres problèmes liés à la batterie au lithium, tels que la détérioration de la batterie, les fuites et la surcharge, n’améliorent pas non plus sa situation. Avec toutes les autres innovations en matière de batteries, les batteries Al-air reçoivent beaucoup d’attention car elles n’ont pas besoin d’être rechargées.

Le principe de ces batteries remonte aux années 1960. Mais comme son électrolyte était dangereusement caustique et également nocif, elle ne pouvait pas être utilisée facilement. Trevor Jackson, un officier de la Royal Navy britannique, a commencé à expérimenter cette batterie en 2001, ce qui a permis d’en sécuriser l’utilisation. Les batteries Al-air sont constituées d’une plaque légère en alliage d’aluminium comme anode, d’une cathode d’air, d’un électrolyte sûr comme l’eau, et aussi d’un conducteur en argent.

Comment fonctionne une batterie aluminium-air ?

Les batteries traditionnelles des VE ont 2 électrodes, une cathode ainsi qu’une anode faites de divers matériaux, avec un électrolyte entre les deux. Lorsque la batterie est utilisée, les ions circulent de l’anode avec l’électrolyte vers la cathode. Pendant la facturation, les ions refluent en sens inverse vers l’anode.

Les batteries Al- air fonctionnent de manière similaire à une pile à gaz. Elle utilise de l’aluminium léger à l’anode et de l’oxygène à la cathode. Le résultat est une densité de puissance beaucoup plus grande. Environ 8 à 9 fois plus que les batteries lithium-ion actuelles utilisées dans les VE, soit une augmentation considérable de la puissance. L’épaisseur de puissance mesure la quantité d’énergie qu’une batterie peut conserver par unité de masse. L’épaisseur de puissance mesure la quantité de puissance instantanée qu’elle peut fournir par unité de masse.

L’anode libère des électrons lorsque l’aluminium léger s’oxyde, tandis que la cathode diminue l’oxygène pour libérer des électrons, générant ainsi de l’énergie électrique. Une charge peut être alimentée par le courant électrique généré par les électrons se déplaçant via un circuit extérieur. Le résultat de l’achèvement est une poudre blanche qui se forme sur l’anode.

Avantages et inconvénients des batteries aluminium-air.

L’aluminium est le 3ème gisement naturel le plus typiquement situé dans la croûte terrestre et est l’un des métaux les plus abondants au monde, nous n’en manquerons donc probablement jamais. En raison de sa douceur, l’aluminium léger est simple à collaborer, de même qu’il est stable, contrairement au lithium. En outre, il est sûr. Voici divers autres avantages des batteries Al-air par rapport aux batteries lithium-ion :

• Moins cher à fabriquer
• Stabilité
• Impact carbone plus faible en termes d’extraction et aussi de raffinage.
• Stocke beaucoup plus d’énergie
• Plus léger que beaucoup d’autres batteries, car la batterie est construite à partir d’aluminium léger et aussi d’air.
• Hautement recyclable

Malgré ses avantages, il y a quelques inconvénients à cette batterie. Tout d’abord, elle présente l’inconvénient d’être une batterie à clé. Essentiellement, elle ne peut pas être remise sous tension dès que la batterie est déchargée ou vacante. De plus, l’air à l’intérieur de la batterie corrode l’anode en aluminium léger. Par conséquent, la plaque d’aluminium de la batterie doit être remplacée, ce qui peut être coûteux. En outre, les coûts de production de la batterie peuvent être influencés par le taux de montée et de descente de l’argent que la batterie comprend.

Problèmes avec les batteries au lithium-ion

Les scientifiques ont créé de meilleures batteries en raison des inconvénients des batteries lithium-ion qui dominent le marché des véhicules électriques. Le lithium, le nickel et le cobalt utilisés dans les batteries lithium-ion sont des métaux terrestres rares que l’on ne trouve que dans certaines parties du monde. Actuellement, les VE représentent 6 % des automobiles en circulation, et l’extraction de ces métaux est en bonne voie ; imaginez quand les VE atteindront 50 % ou 80 %. Divers autres inconvénients des batteries lithium-ion sont les suivants :

• Coûteux à générer, bien que les taux aient baissé.
• Instabilité du lithium
• Stress sur le réseau national
• Réseaux de recharge coûteux et innovants
• Résultats environnementaux liés à l’exploitation minière et aussi au raffinage, bien que davantage de batteries au lithium soient réutilisées.

Échange de batteries par rapport à la recharge

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Il y a des aspects à prendre en compte lorsqu’on envisage de changer de batterie par rapport à la recharge. Pour obtenir exactement la même variété par charge, il faudrait un pack de batteries 1/8 de la taille d’une batterie lithium-ion. En raison du poids plus léger des batteries Al-air, les VE seront en mesure de voyager plus loin, ce qui augmentera l’efficacité globale.

Il sera également beaucoup plus facile et plus pratique de placer la batterie dans un endroit du VE qui soit rapidement accessible afin qu’elle puisse être facilement remplacée en cas de besoin. Certaines entreprises ont en fait estimé que le temps de remplacement de la batterie d’un VE aluminium-air est de seulement 3 minutes, ce qui permettra aux propriétaires de VE de reprendre la route rapidement.

Selon les estimations, les batteries Al-air durent environ 5 400 miles. La question qui se pose est la suivante : pourquoi un individu voudrait-il certainement diminuer cette distance au lieu de recharger ? Avec un VE alimenté par Al-air, vous pouvez faire beaucoup plus de kilomètres sans trouver de borne de recharge. Une autre raison est que le remplacement de votre batterie Al-air déchargée par une batterie recyclée est beaucoup moins cher que le remplacement d’une batterie Tesla. Considérant que la seule pièce remplaçable est les plaques d’aluminium, qui peuvent être recyclées à 100%, vous payez pour les kilomètres parcourus.

Les batteries air-aluminium sont-elles l’avenir ?

Il est possible d’utiliser des batteries Al-air dans les camions électriques d’aujourd’hui. Ces batteries vont probablement gagner en popularité lorsque les stations d’échange de batteries deviendront beaucoup plus courantes. D’ici là, elles peuvent aussi être utilisées pour étendre la série des VE à batterie lithium-ion, en réglant le problème de devoir refaire le plein d’énergie quand on ne peut pas le faire.

À terme, les clients des VE auront le choix de changer de batterie ou de recharger leur automobile, ce qui développera inévitablement un marché des VE plus flexible pour le bénéfice de chacun. Par conséquent, le passage à un monde entièrement basé sur les véhicules électriques va certainement continuer à s’accentuer.