« Elle refuse de mourir » : cette batterie aux déchets de bois garde 60 % de sa charge après 10 000 cycles

Les avancées technologiques dans le domaine du stockage de l’énergie sont cruciales pour répondre aux besoins croissants de notre société moderne. Les chercheurs de l’Université du Pays basque (UPV/EHU) ont développé un supercondensateur hybride innovant qui utilise du carbone dérivé de déchets de bois de Pinus radiata. Ce dispositif, qui intègre des éléments de condensateurs et de batteries lithium-ion, offre une solution de stockage d’énergie durable et économique. Cette recherche souligne le potentiel des matériaux issus de la biomasse pour produire des systèmes de stockage d’énergie efficaces et respectueux de l’environnement. En exploitant les ressources abondantes de biomasse du Pays basque, l’équipe a créé des électrodes performantes tout en réduisant la dépendance aux matériaux conventionnels.

Capacités des condensateurs alimentés par la biomasse

Avec la demande croissante en énergie, il devient impératif de développer des options de stockage durables qui ne contribuent pas au réchauffement climatique. Les batteries lithium-ion (LIB) et les supercondensateurs (SC) dominent le marché du stockage d’énergie, mais chacun présente des inconvénients : les SC offrent une puissance élevée mais se déchargent rapidement, tandis que les LIB stockent beaucoup d’énergie mais se détériorent avec le temps.

Les condensateurs lithium-ion (LIC) combinent les avantages des deux technologies, fournissant une énergie et une puissance élevées tout en offrant une longue durée de vie. Cela les rend parfaits pour des applications telles que les véhicules électriques et les éoliennes. Le choix du matériau des électrodes est crucial pour la performance des LIC. Le graphite, bien qu’utilisé largement, est coûteux et a un impact environnemental important. Des alternatives comme les carbones durs, les carbones mous et les nanocarbons, bien qu’efficaces, sont souvent onéreux et complexes à produire.

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L’équipe de l’UPV/EHU a mis au point un LIC économique en utilisant du carbone provenant de déchets de Pinus radiata, une ressource abondante et durable en Biscaye, Espagne. Ils ont produit des électrodes performantes en utilisant le carbone de la biomasse plutôt que des produits chimiques coûteux ou des procédés énergivores.

Batteries écologiques et performantes

Les batteries et les supercondensateurs sont essentiels pour le stockage de l’énergie, chacun avec ses avantages distincts. Les supercondensateurs produisent une grande puissance sur de courtes périodes, tandis que les batteries stockent davantage d’énergie. Bien que les supercondensateurs ne conviennent pas pour une alimentation à long terme, ils sont idéaux pour des applications nécessitant une libération rapide d’énergie.

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La recherche a conduit à la création d’un dispositif hybride lithium-ion qui combine les atouts des deux technologies. Il conserve la robustesse et les qualités de charge-décharge rapides d’un supercondensateur tout en stockant une énergie de haute puissance comme une batterie. La performance globale du dispositif est améliorée par la combinaison d’électrodes de type batterie et supercondensateur.

Différentes formes de carbone, soigneusement choisies à partir de sources de biomasse, ont été utilisées pour créer les électrodes. Tous les types de biomasse ne fournissent pas un carbone adapté aux applications de stockage d’énergie, mais les résultats ont démontré l’efficacité du carbone dérivé du pin insignis. Les chercheurs ont découvert qu’une électrode était composée de carbone dur et l’autre de carbone activé, privilégiant la durabilité et l’économie pendant le processus de production, qui a utilisé des additifs économiques et maintenu des températures de synthèse inférieures à 700°C.

Avantages économiques et durables des matériaux dérivés de la biomasse

Dans la nouvelle configuration, l’électrode positive, composée du même carbone, présente une grande surface, tandis que l’électrode négative stocke beaucoup d’énergie sans nécessiter de produits chimiques coûteux. Le système offre 105 Wh/kg à 700 W/kg et conserve 60 % de sa capacité après 10 000 cycles de charge.

L’étude met en évidence le potentiel de la biomasse locale comme alternative économique et écologique pour les condensateurs lithium-ion. L’équipe souligne que les matériaux dérivés de la biomasse offrent des opportunités prometteuses pour le stockage d’énergie à haute puissance, insistant sur la nécessité de poursuivre les recherches pour améliorer les technologies de stockage d’énergie avec des solutions durables.

Les détails de la recherche de l’équipe ont été publiés dans le Journal of Power Sources, soulignant l’importance de ces avancées pour le secteur énergétique.

À mesure que les besoins énergétiques continuent de croître, des innovations comme celle-ci offrent des solutions prometteuses pour un avenir plus durable. Comment ces développements récents changeront-ils la façon dont nous abordons le stockage d’énergie à l’échelle mondiale ?