A quand les batteries zinc généralisées ?

Le zinc (symbole chimique Zn) a une belle promesse : être peu cher. Le zinc est abondant et on peut l’extraire plus facilement que du lithium par exemple. Mais, quand on fait des batteries au zinc, on utilise pour le moment des sels souvent toxiques et polluants dans l’électrolyte. C’est là que le bât blesse.

Des chercheurs de l’Ecole Polytechnique de Zurich (ETH Zurich) ont publié début mars une étude sur la création d’un électrolyte sans sels toxiques qui permettraient tout de même de bonnes performances pour les batteries zinc. Titrée « Creating water-in-salt-like environment using coordinating anions in non-concentrated aqueous electrolytes for efficient Zn batteries », cette étude de plus de 10 auteurs présente donc une solution à base d’eau qui n’utilise donc pas ou peu de produits toxiques.

Des acétates, moins concentrés

Contrairement aux premières pistes suivies qui mettaient une concentration très importante de sels, ici, l’approche est de trouver la concentration idéale. Et cette concentration peut être très faible selon les chercheurs, en choisissant bien les ions utilisés. « In conclusion, we demonstrate that coordinating anions such as acetate can create a WIS-like coordination environments in electrolytes that are relatively dilute. Using XAS and MD simulations we show that in a non-concentrated state, the Zn2+ coordination environment is already WIS-like, with Zn2+ ions being predominantly coordinated by acetate rather than water ».

Ces concentrations faibles permettent aussi de limiter le phénomène de dendrite. Les dendrites, ce sont des dépôts de métal pur (ici zinc) qui finissent par créer comme des radicelles et créent des ponts entre l’anode et la cathode, faisant ainsi un court-circuit. C’est une maladie des batteries qui limitent énormément leur durée de vie, et présente un fort risque d’incendie.

Pour des batteries stationnaires

En utilisant une concentration d’électrolyte plus faible, cela diminue l’empreinte écologique de la batterie. Surtout, les sels utilisés dans la solution aqueuse sont principalement des acétates. Un acétate est un sel d’acide acétique. L’acide acétique, vous en avez tous déjà ingéré : c’est le vinaigre. Avec la concentration faible, le phénomène de dendrite est limité et l’électrolyte conserve ses propriétés plus longtemps. Là encore c’est primordial pour de bonnes batteries.

Pour le moment, ces résultats ont été obtenus en laboratoire sur un petit prototype. Le but désormais est de monter en taille et de confronter ses résultats avec des batteries utilisables au quotidien. L’intérêt du zinc est en plus de ne pas être trop cher, d’avoir une industrie du recyclage déjà en place et efficace. En revanche, on ne devrait pas trouver ces batteries dans nos voitures. La piste privilégiée est de les intégrer dans le réseau, ou à domicile. Ce serait des batteries tampon permettant par exemple à un particulier de produire et stocker son électricité la journée et la consommer (ou recharger son véhicule électrique) le soir ou la nuit.

En effet, en matière de densité, les batteries lithium-ion sont 3 à 4 fois plus denses que les batteries zinc. Ainsi en voiture, il en faudrait 3 à 4 fois plus qu’actuellement. Impensable. Par contre, au domicile ou dans l’industrie, il y a moins de souci de place et de poids. Mais une batterie tampon qui coûterait largement moins cher et surtout polluerait moins qu’une lithium-ion serait forcément plus largement adoptée. A suivre.

Pour ceux qui veulent lire l’étude, c’est par ici.

(23 commentaires)

  1. https://www.mining.com/top-ten-zinc-producing-mines-world/

    donc d’abord, on fait des jolis trous dans le sol pour extraire la roche contenant le minerai de zinc, quelques petites dizaines de kg de zinc (après traitement) par tonne de roche

    ensuite, il faut concasser cette roche en fine poussière pour que ça libère les métaux recherchés

    puis on consomme des quantités astronomiques d’eau pour lessiver la roche broyée afin de séparer les minéraux de la roche

    puis des processus chimiques pour séparer différents matériaux. Le soucis est qu’on extrait aussi des matériaux dont on n’en a pas besoin, voire des matériaux indésirables (arsenic….), qui seront à terme rejetés dans la nature

    https://fr.wikipedia.org/wiki/Extraction_du_zinc

    maintenant, la production du zinc (j’aime….)

    on commence par chauffer le sulfure de zinc à presque 1000°C pour le transformer en oxyde de zinc, avec un dégagement de dioxydede soufre. (ps: inutile de se demander ce que l’industriel va faire du dioxyde de soufre….)

    puis on le mélange avec du carbone, et réchauffe à 1300°C pour y extraire du zinc pur

    bref, à quand des millions de tonnes de zinc produit pour faire ces batteries?

    sinon, 99.99% de l’Europe est déjà raccordé au réseau électrique. Est il nécessaire de produire des batteries de stockage?

  2. si les alternatives au nucléaires français sont Chine, Chine et Chine, alors est ce que ça constitueraient d’autant de slution?

    1. les installations PV chez les particuliers, à part booster don business, qu’est ce que ça a résolu?

      1. Je ne travaille pas dans une société d’installation de PV.
        Je travaille dans l’ingénierie du bâtiment au service des archis, pour que leurs projets soient fiables.

        Mais cela dit « qu’est ce que ça a résolu? »
        l’indépendance énergétique du pays, des économies pour les particuliers, des emplois en France… Surtout avec des PV Français…. Moins de pollutions, moins de maladie, etc.
        une paille !?

        1. tu avais dit travailler dans une société gérant la gestion thermique des batiments. Anciennement, c’était eux qui installaient les chaudières fuel ou gaz pour ces immeubles… C’est la filière étude en Génie Thermique et Energie

          Puis un jour, on a décidé d’appliquer des normes dans le batiment, avec une consommation énergétique maximale autorisée. Il fallait donc des batiments ayant un faible bilan énergétique. De cette nécessité, il y a 2 choix possibles:

          -la bonne, en construisant des batiments bien isolés, des batiments passifs

          -la mauvaise, en utilisant l’artifice « bilan positif »,en incluant la production électrique avec des panneaux solaires sur le toit. Cela arrange tout le monde.
          Le constructeur peut continuer à faire ses batiments de merde comme avant.
          Toi, tu installes toujours des chaudières à gaz. Mais en plus, tu installes des panneaux solaires sur le toit, en bouffant plus de la moitié des subventions ENR en France

          Mais le client, lui a un batiment qui consomme toujours autant d’énergie qu’avant. Et le comble, c’est qu’il consommera toujours autant d’énergie en hiver….pendant que les panneaux PV sur le toit en produisent au minimum

          1. Non, on ne fait pas des économies pour polluer comme des porcs à côté.
            Les normes sont strictes… Elles sont parfois pénibles pour les respecter.
            On est content de produit des bâtiments à la norme RT2012 quand le dépôt du projet est lointain.
            Avec la RE 2020, ça devient un casse-tête pour respecter… Beaucoup d’ingénieurs redeviennent presque « débutants » devant le mur de nouveautés, les équipementiers deviennent des professeurs pour des ingénieurs de 40 ans d’expérience…. Place aux jeunes ingénieurs sur BIM !

            Petit rappel des normes de consommation
            RT 2005 c’était 190 kWh/m²/an
            RT 2010 c’était 120 kWh/m²/an
            RT 2012 c’était 50 kWh/m²/an … c’était du BBC le top pendant longtemps.
            RE 2020 c’est 0 kWh/m²/an, c’est l’équivalent de la VE sans pétrole

            « tu avais dit travailler dans une société gérant la gestion thermique des batiments. » on travaille pour eux, nuance.
            On étudie des installations qui marche et on dirige les travaux pour que cela fonctionne …. Après réception du projet, notre travail est terminé.
            … Pour y arriver on fait appel à des ingénieurs, CVC, Plomberie, Thermicien, Électricien, structure voire plus rarement acousticien, VRD, Sprinkler.
            Le tout synthèse sur une maquette Revit à partir du projet de l’archi…. Joyeux bordel pour que cela marche ensemble !

    2. Pas question de trouver des alternatives au nucléaire… ça n’a jamais été le sujet… Mais bien au pétrole, comme le dit JM Jancovici.
      En plus, si l’on voulait faire du nucléaire vite et rapide pour se passer des EnR d’ici 2035 ou 2040… Il faudrait faire du nucléaire par les Chinois qui maîtrise bien que nous pour faire nos EPR

      1. « En plus, si l’on voulait faire du nucléaire vite et rapide pour se passer des EnR d’ici 2035 ou 2040… Il faudrait faire du nucléaire par les Chinois qui maîtrise bien que nous pour faire nos EPR »

        et si on voulait faire du PV rapidement, faut il passer aussi par les Chinois?

        peux tu nous citer les fabricants de panneaux solaires français (ps: n’utilisant pas les cellules fabriquées en Chine)

        simple, il n’y en a pas

        donc combien d’années faudrait il pour que la France puisse monter une filière PV de A à Z?

        1. « donc combien d’années faudrait il pour que la France puisse monter une filière PV de A à Z? »

          ps: ET qui ne soit pas plus cher que le PV chinois d’aujourd’hui?

          réponse : jamais?

          1. https://www.usinenouvelle.com/article/des-panneaux-solaires-made-in-france.N2117956

            tu as déjà cité ce lien…

            ….et on était plusieurs à en rigoler

            -cette start up n’a pas d’expérience, de brevet dans la fabrication des lingots de silicium, de wafer.

            -cette start up n’a pas non plus d’usine, ni même de permis de construire

            et en 2025, ils réussiraient à produire des panneaux PV et concurrencer les mastodontes chinois???

            SGL
            toi qui disais travailler dans le batiment, tu dois savoir combien de temps ça prend pour obtenir un permis de construire, surtout pour un site industriel, avec des risques…

            et si tu y crois encore, alors qu’attends tu pour acheter des actions de cette start up, pour participer à leur levée de fond. Mets y quelques dizaines de milliers €, et fais nous le bilan dans 2 ans…

      2. « Pas question de trouver des alternatives au nucléaire… ça n’a jamais été le sujet… Mais bien au pétrole, comme le dit JM Jancovici. »

        dis nous pourquoi selon toi, l’unique alternatif au pétrole et gaz, c’est ENR, éolienne et PV (et avec une subvention soutenue)?

        1. Seuls les 17 sites d’éoliens offshores peuvent produire l’équivalent de 8 centrales nucléaires à l’année avant même la mise en service des nouveaux EPR2 et SMR
          … Sans parler des autres EnR déjà dans les tuyaux.

  3. Il faudrait imaginer une version de ZOE, ou nouveaux modèles, avec des batteries électriques au zinc quitte à la cantonner uniquement à des petits trajets…. Mais au moins avec l’autonomie égale aux premiers modèles de 2013.
    Mais bénéficiant à fond des avantages du prix, fiabilité, durabilité, sécurité, etc.

    1. et une batterie occasion, d’une ZOE50, ayant 70% de capacité restante, ne pourrait elle pas faire l’affaire ???

      (et accessoirement éviter d’extraire les ressources pour fabriquer une nouvelle batterie zinc)

  4. 17 sites qui ne seront pas sous vos fenêtres donc comme d’hab vous vous en foutez…

    Le premier a déjà pourri des km de côte, et sont même visibles de Belle-Ile. Mais pas de votre fenêtre…..et cela produit ? Pas grand-chose. Mais on s’en fout c’est chez les ploucs ! N’est-ce pas.

    1. @Thibaut Emme, Comme quoi le point de vue peut-être drôlement différent d’une personne à l’autre.
      A lire tes commentaires, j’ai l’impression qu’on habite la même région, on doit donc croiser régulièrement des champs d’éoliennes terrestre l’un comme l’autre. Perso, ça ne m’a jamais choqué de voir des éoliennes, j’y vois plus le coté « pays moderne » que le coté « paysage gâché ». Concernant les éoliennes en mer, je ne suis pas descendu depuis l’ouverture du parc à coté de St Nazaire, mais j’en ai un qui est en train de se construire à coté de chez moi. Je ne sais pas trop où ça en est, je sais surtout que ça fait tout un foin depuis plusieurs années. J’ai beau allez régulièrement me balader sur le chemin des douaniers, je ne vois aucune éolienne pointer le bout de son nez, donc aucun moyen aujourd’hui de dire si elles seront visible de chez moi ou pas. Au dernières nouvelles, elles devaient être raccordées au réseau en 2024 il me semble, je pourrais me faire un vrai avis prochainement.
      Même si je suis plus partisan du nucléaire que des énergies renouvelables, j’aurais plus de mal à voir un bloc de béton d’une cheminée de centrale nucléaire qu’un mat avec 3 pales se construire à quelques km de chez moi.

  5. la France n’a ni des mines de fer, ni de cuivre, ni de néodyme, ni de zinc….

    construire 17 sites éoliennes? sans ressources?
    bonne chance

  6. ensuite, est ce que tes 17 sites d’éoliennes pourront produire exactement lorsqu’on en a besoin?

    ou vont ils produire quand il y a du vent….Et donc il faudra encore combien d’argent pour stocker cette énergie intermittente?

    1. et puis si tu crois autant dans les ENR, alors en as tu acheté des actions dans ces sociétés?

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