Ces dernières années, la recherche scientifique explore une voie alternative aux batteries au lithium : les batteries au lithium piles rechargeables au magnésium. Le magnésium est un élément abondant sur Terre, économique et surtout stable. En théorie, les ions magnésium peuvent transporter deux électrons au lieu d’unoffrant un capacité énergétique potentiellement plus élevée. D’un autre côté, cependant électrolytes adaptés au magnésium sont toujours difficile à développer et la technologie est loin de la production industrielle.
Que sont les batteries au magnésium et comment fonctionnent-elles
Les batteries au magnésium sont systèmes de stockage où l’anode est constituée de magnésium métalliqueun élément bien plus abondant que le lithium dans la croûte terrestre et facilement disponible. Leur particularité est qu’ils transportent des ions Mg²⁺ deux électrons par atomedoublant théoriquement la capacité par rapport aux ions Li⁺. Selon une étude menée à l’Université de Waterloo, cette caractéristique fait du magnésium un candidat idéal pour les batteries à haute densité énergétique et à faible coût.
Le principe est similaire à celui des batteries au lithium : lors de la décharge, les ions Mg²⁺ migrent de l’anode vers la cathode via un électrolyte, générant du courant. La différence est que le magnésium, comparé au lithium, ne forme pas de dendrites de manière significative, c’est-à-dire de minuscules structures métalliques ou des protubérances pointues qui peuvent percer le séparateur et provoquer des incendies et qui continuent à s’allonger cycle après cycle. Cela rend les batteries au magnésium intrinsèquement plus sûr. Le problème ? Les ions Mg²⁺ sont « plus lents » et difficiles à déplacer dans les électrolytes traditionnels. C’est pourquoi de nombreux groupes de recherche développent nouveaux électrolytes organiques et solides pour améliorer la conductivité.
Un prototype récent de l’Université du Tohoku a démontré un fonctionnement stable à température ambiante, surmontant ainsi l’une des limites historiques de la technologie.
Les utilisations possibles des batteries au magnésium
Les batteries au magnésium sont encore en phase expérimentale, mais pourraient trouver des applications dans :
- accumulation stationnaire pour les énergies renouvelables, grâce au faible coût des matériaux ;
- véhicules électriquessi la densité énergétique atteint des niveaux compétitifs ;
- électronique grand publiccomme alternative plus sûre aux piles au lithium.
Des projets européens comme Magique élevé à l’Université de Limerick visent à développer des batteries au magnésium pour une mobilité durable.
Différences par rapport aux batteries au lithium
Les batteries au lithium utilisent le lithium comme matériau principal : il est très efficace mais relativement rare et coûteux. Les batteries au magnésium, quant à elles, sont à base de magnésium, un élément très puissant plus abondant et économique. Du point de vue de la sécurité, les batteries au lithium peuvent développer des dendrites, des structures qui augmentent les risques de courts-circuits et d’incendies. Les batteries au magnésium ne présentent pas ce problème de manière significative et sont donc plus stable.
En ce qui concerne l’état de la technologie, les batteries au lithium sont désormais matures et largement commercialisées, tandis que les batteries au magnésium sont encore en développement. en phase expérimentale Et ils ne sont pas disponibles sur le marché. Là densité énergétique de batteries au lithium est déjà très élevé. Les batteries au magnésium, en théorie, pourraient le surpasser grâce au double nombre d’électrons transportés par les ions Mg²⁺, mais ce potentiel n’est pas encore atteint dans les prototypes actuels.
Enfin, le électrolytes: pour le lithium, il existe une large gamme de solutions efficaces et éprouvées. Pour le magnésium, cependant, les électrolytes font toujours l’objet de recherches, car les ions Mg²⁺ sont plus difficiles à déplacer à l’intérieur de la cellule et les électrolytes ont tendance à former des couches passivantes qui bloquent la charge.
Par conséquent, les piles rechargeables au magnésium Pas ils sont encore répandus et aujourd’hui cette technologie reste laboratoireavec des prototypes prometteurs mais loin de la production industrielle. Toutefois, les progrès réalisés ces dernières années indiquent que la technologie s’accélère.