Accumulateur aluminium-ion

Comme tous les accumulateurs, la structure d’un accumulateur aluminium-ion comprend deux électrodes connectées par un électrolyte, un matériau conducteur pour les porteurs de charge, ici les ions aluminium. La puissance d’un accumulateur dépend de facteurs tels que : son voltage intrinsèque, sa capacité et sa composition chimique. On peut optimiser la capacité énergétique d’un accumulateur :

• en augmentant la différence de potentiel chimique entre les électrodes[1] ;
• en réduisant la masse des réactifs[1] ;
• en empêchant la dégradation de l’électrolyte par les réactions chimiques[1].

De nombreuses équipes de recherche expérimentent l’aluminium pour tenter de produire des accumulateurs plus efficaces et de plus longue durée de vie.

Demi-réaction à l'anode :

${\displaystyle \mathrm {Al} +\mathrm {7AlCl_{4}^{-}} \leftrightarrows \mathrm {4Al_{2}Cl_{7}^{-}} +\mathrm {3e^{-}} }$

Demi-réaction à la cathode :

${\displaystyle \mathrm {2MnO_{2}} +\mathrm {Li^{+}} +\mathrm {e^{-}} \leftrightarrows \mathrm {LiMn_{2}O_{4}} }$

La combinaison des deux demi-réactions donne :

${\displaystyle \mathrm {Al} +\mathrm {7AlCl_{4}^{-}} +\mathrm {6MnO_{2}} +\mathrm {3Li^{+}} \leftrightarrows \mathrm {4Al_{2}Cl_{7}^{-}} +\mathrm {3LiMn_{2}O_{4}} }$

L’accumulateur aluminium-ion est similaire à l’accumulateur lithium-ion où on a remplacé le lithium par l’aluminium à l’anode. La tension théorique des accumulateurs à l’aluminium est plus faible que celle du lithium, 2,65 V au lieu de 4 V, mais la densité d’énergie pour les accumulateurs à l’aluminium est de 1 060 Wh/kg tandis qu’elle n’est que de 406 Wh/kg pour le lithium[8]. Cette importante différence de capacité énergétique est due à la trivalence des ions aluminium, les ions lithium sont monovalents. Par ailleurs, l’aluminium est plus abondant que le lithium, ce qui devrait conduire à une baisse de prix des accumulateurs[6].

Les accumulateurs Al-ion ont une relativement courte durée de conservation. La combinaison de paramètres tels qu'échauffement, vitesse de charge et nombre de cycles peut très fortement diminuer la capacité énergétique de ces accumulateurs. Un accumulateur à ions métalliques complètement déchargé ne peut pas être rechargé. Les électrolytes ioniques sont chers. Comme tous les types d’accumulateur, leur capacité énergétique est bien plus faible que l'énergie chimique de l’essence, par exemple[10].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Aluminium-ion battery » (voir la liste des auteurs).

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