Photo: Thomas B. @ Pixabay
Pour son édition 2020, notre dossier des Découvertes de l’année s’offre une cure de jeunesse! En plus des textes réguliers de nos journalistes, nous avons demandé à des élèves de la quatrième année du secondaire du Collège Sainte-Anne de Lachine de nous présenter à leur façon les découvertes primées.
La science d’ici vue par les jeunes d’ici!
Lorsqu’une batterie est vide, il ne faut surtout pas la jeter à la poubelle, nous dit-on, car elle est extrêmement toxique et dangereuse pour l’environnement. Que direz-vous d’une batterie rechargeable et écologique?
Les batteries rechargeables au lithium-ion fonctionnent grâce à des ions de lithium positivement chargés. Les électrons qui ont une charge négative sont attirés par les ions positifs de l’autre côté de la batterie. Afin de les atteindre, les électrons passent à travers un circuit électrique, ce qui fournit le courant électrique. Lorsqu’on recharge la batterie, on force les électrons à revenir à leur position initiale, prêts à recommencer leur parcours.
Le problème, c’est que certaines composantes des batteries au lithium-ion sont toxiques et leur processus de fabrication est très nocif pour l’environnement. Mais des chercheurs de l’Université de Montréal ont trouvé une façon de produire une batterie qui est bien plus écologique et moins coûteuse.
La batterie qu’ils ont créée utilise une solution d’eau et de sel – les ions passent à travers ce liquide. On le nomme électrolyte, et dans la plupart des batteries il est formé d’une solution organique nocive pour l’environnement. Utiliser un électrolyte à base d’eau permet de réduire les coûts de fabrication grâce à l’accessibilité de l’eau et la facilité de production, en plus des avantages environnementaux.
Mais l’inconvénient majeur avec les batteries à base d’eau réside dans le fait qu’elles ne sont pas compatibles avec certains autres matériaux qui sont utilisés pour la rendre plus « verte ». Au niveau de ses électrodes, la batterie créée par les scientifiques incorpore un matériau biodégradable et non toxique, la carboxyméthylcellulose (CMC). C’est une sorte de colle qui lie les matériaux ensemble ainsi qu’aux pôles de la batterie. « Le problème, c’est que si on veut utiliser cette électrode […] avec un électrolyte aqueux […], l’électrode va se dissoudre », explique Steeve Rousselot, un des scientifiques responsables de ce projet. Afin de protéger la CMC, les scientifiques ont développé un procédé qui permet de l’envelopper d’une membrane protectrice extrêmement mince qui l’empêche de se dissoudre. C’est cette membrane qui permet la création d’une batterie écologique, une batterie qui utilise à la fois de l’eau et la CMC au lieu des alternatives toxiques.
Selon Jacopo Profili et Steeve Rousselot, les chercheurs qui ont travaillé sur cette découverte, ces batteries sont encore à l’étape de prototypage, mais ils estiment qu’elles pourront être utilisées pour du stockage d’électricité à grande échelle. Elles n’offrent pas les mêmes performances que celles qui sont présentement sur le marché, mais elles sont moins polluantes et moins chères. C’est donc déjà un grand pas vers l’avenir des piles rechargeables.
Auteurs: Lucas Chan, William Hebel, Luca Beaulieu, Eric Lu, Ray Lu, Nicolas Dion, Alexander Neagu
Lisez la présentation de cette découverte par l’équipe de Québec Science.