Le zinc et l’iode vont-ils révolutionner le stockage d’énergie ?

Une recharge en trois minutes chrono et une durée de vie qui défie les lois du temps. C’est la prouesse réalisée par une équipe de chercheurs australiens. En associant le zinc et l’iode à un composé à bas coût, ils ont mis au point une nouvelle formule de batterie capable d’encaisser plus de 60 000 cycles sans broncher !

Des centrales de stockage d’énergie à grande échelle capables de stabiliser les réseaux électriques en cas de besoin, des parcs de batteries résidentiels pour stocker l’énergie solaire d’un foyer pendant des décennies sans usure, ou encore des stations de recharge ultra-rapides connectées à des énergies renouvelables… Voilà en résumé la promesse d’une équipe de chercheurs de l’Université Flinders en Australie, dont les travaux récents viennent d’être publiés dans la prestigieuse revue Angewandte Chemie.

Alors que la demande mondiale en batteries au lithium-ion explose, poussant les prix vers des sommets et posant certains problèmes environnementaux (l’Australie va produire à elle seule plus de 136 000 tonnes de déchets liés à ces batteries d’ici 2036), la quête d’une alternative est une obsession de nombreux scientifiques dans le monde. Et la réponse pourrait bien se trouver dans l’association inattendue du zinc et de l’iode…

Une « cage » moléculaire pour dompter l’énergie

Le zinc, disponible en grande quantité en Australie (qui dispose de plus de 25 % des réserves mondiales), est particulièrement abondant. L’iode, quant à lui, est l’un des matériaux les plus efficaces pour le stockage d’énergie par rapport à son poids. Mais jusqu’ici, un obstacle freinait le développement des batteries aqueuses zinc-iode (AZIB) : réussir à empêcher l’iode de se disperser là où il ne devrait pas ! En effet, la dispersion chimique de l’iode avait pour effet, habituellement, de détruire ce type de batterie.

Pour résoudre ce problème, l’équipe du professeur Zhongfan Jia a eu une idée brillante : utiliser un polymère organique à bas coût (la cyclodextrine), biodégradable et issue de la production de sucres et d’amidons. Déjà utilisé par les industries pharmaceutique et alimentaire, ce composé agit ici comme une cage microscopique, emprisonnant les composés halogénés afin qu’ils ne perturbent plus le fonctionnement de la batterie.

Les résultats de cette innovation sont de nature à changer la donne pour ces batteries. Cette version de laboratoire peut se recharger complètement « en seulement trois minutes » et durer plus de 60 000 cycles (à 150 mAh/g), ou bien se recharger en sept minutes avec une capacité supérieure (200 mAh/g) sur 8 000 cycles. Par ailleurs, son électrolyte étant à base d’eau, elle est par nature ininflammable… Une avancée majeure qui ouvre la voie à un stockage d’énergie plus sûr, beaucoup plus durable et nettement moins coûteux.

L’équipe travaille déjà avec l’industrie pour créer une plateforme de prototypage. Même si, cela va de soi : la commercialisation n’est pas pour tout de suite car, dans le domaine des batteries, le passage à une production de masse prend plusieurs années.