Dans son laboratoire de chimie, Jiang et ses étudiants de l’Université de Cincinnati ont créé une nouvelle batterie qui pourrait avoir de profondes implications pour le stockage d’énergie à grande échelle nécessaire aux parcs éoliens et solaires.

Des innovations telles que celles des communications unifiées auront de profonds effets sur l’énergie verte, a déclaré Jiang. Les batteries stockent l’énergie renouvelable lorsqu’elle est nécessaire, et pas seulement lorsqu’elle est produite. C’est crucial pour tirer le meilleur parti de l’énergie éolienne et solaire, a-t-il déclaré.

« La production et la consommation d’énergie ne correspondent toujours pas », a-t-il déclaré. « C’est pourquoi il est important de disposer d’un appareil capable de stocker cette énergie temporairement et de la libérer lorsque cela est nécessaire. »

Ils ont décrit leur nouveau design dans le journal Communications naturelles.

Les batteries de voiture traditionnelles contiennent un mélange d’acide sulfurique et d’eau. Et bien qu’ils soient peu coûteux et fabriqués à partir de matériaux facilement disponibles, ils présentent de sérieux inconvénients pour une utilisation industrielle ou à grande échelle. Ils ont une très faible densité énergétique, ce qui n’est pas utile pour stocker les mégawatts d’énergie nécessaires à l’alimentation d’une ville.

Et ils ont un faible seuil de stabilité électrochimique. Jiang a dit que cela signifiait qu’ils pouvaient exploser.

« L’eau a une limite de tension. Une fois que la tension d’une batterie aqueuse dépasse la fenêtre de stabilité de 1,5 volts, l’eau peut se décomposer ou se diviser en hydrogène et oxygène, ce qui est explosif », a-t-il déclaré.

Mais Jiang et ses étudiants ont développé une batterie sans eau capable de générer près de 4 volts d’électricité. La nouvelle conception de Jiang le fait sans séparateur à membrane, qui est l’un des éléments les plus chers de ce type de batteries, a-t-il déclaré.

« Les membranes coûtent très cher », a déclaré Jiang. « Nous avons développé un nouveau type de matériau de stockage d’énergie qui améliore les performances à moindre coût. »

De même, les membranes sont inefficaces, dit-il.

« Ils ne peuvent pas séparer complètement les côtés positifs et négatifs, donc il y a toujours des croisements », a-t-il déclaré.

Le groupe a déposé des demandes de brevet provisoires, a-t-il indiqué.

« Il reste encore un long chemin à parcourir », a déclaré Jiang.

Mais il a ajouté que nous nous dirigeons vers une révolution des batteries dans les 20 prochaines années.

« J’en suis convaincu. De nombreuses recherches intenses sont en cours pour repousser les limites des performances des batteries », a-t-il déclaré.

Ses élèves sont tout aussi enthousiastes. Rabin Siwakoti, doctorant et co-auteur de l’étude, a déclaré que la batterie offre une densité énergétique plus élevée.

« Même une petite batterie peut vous donner plus d’énergie », a-t-il déclaré.

« Nous avons réussi à éliminer la membrane d’une batterie, qui représente une part importante des coûts initiaux. Cela représente jusqu’à 30 % du coût de la batterie », a déclaré Jack McGrath, co-auteur et doctorant.

Le co-auteur Soumalya Sinha, professeur invité à l’UC, a déclaré que les pays se précipitent pour développer des batteries moins chères et plus efficaces.

« Cette conception réduit considérablement les coûts des matériaux », a-t-il déclaré. « Nous essayons d’obtenir les mêmes performances à moindre coût. »

Parmi les autres contributeurs figurent l’auteur principal et chercheur postdoctoral de l’UC Rajeev Gautam, le doctorant Xiao Wang et le doctorant de l’UC Amir Lashgari.