Batterie aluminium-air

La batterie aluminium-air est un accumulateur électrique fonctionnant à partir de la réaction de l'oxygène, présent dans l'air, avec l'aluminium. La pile aluminium-air présente l'une des plus hautes densité d'énergie parmi toutes les batteries, mais n'est pas très utilisée en raison, notamment, du coût élevé de l'anode ainsi que du nettoyage des sous-produits résultants de son utilisation avec un électrolyte ordinaire. Pour le moment principalement utilisée à des fins militaires, l'utilisation de batteries aluminium-air est envisagée depuis un certain temps pour les véhicules électriques, où elles auraient un potentiel environ huit fois plus élevé que celui d'une batterie lithium-ion, pour un poids significativement plus léger.

Électrochimie 
La demi-réaction d'oxydation de l'anode est :
 Al + 3OH− →  + 3e− (−2,31 volts (V)).

La demi-réaction de réduction de la cathode est :

  +  + 4e− → 4OH− (+).

La réaction totale est donc :

 4Al +  +  →  (+ ).

Ces réactions entraînent une différence de potentiel d'environ  par cellule. En pratique, elles s'obtiennent lorsque de l'hydroxyde de potassium est utilisé comme électrolyte, alors qu'un électrolyte à base d'eau salée ne donne qu'environ  par cellule.

Les batteries aluminium-air sont des générateurs d'électricité non-rechargeables. Une fois l'anode recouverte d'alumine (), la pile ne produit plus d'électricité.

Types 
Différents types d'accumulateurs aluminium-air ont été testés :

 batterie aluminium-chlore, dont le brevet a été déposé par l'United States Air Force dans les années 1970. Conçue principalement pour des applications militaires, ces piles utilisent des anodes en aluminium et du chlore sur des cathodes constituées de substrat de graphite. Ces accumulateurs nécessitent des températures élevées pour être fonctionnels ;
 batterie aluminium-soufre ;
 des batteries Al-Fe-O, Al-Cu-O et Al-Fe-OH ont été proposées par certains chercheurs pour des véhicules militaires hybrides. Elles auraient des densités énergétiques de 455, 440 et  ;
 batteries Al-MnO utilisant des électrolytes à l'acide. Ces dernières donneraient une tension de  ;
 batteries aluminium-verre. Selon un brevet italien déposé par L. Baiocchi, l'interface entre un verre d'oxyde de silicium et du papier d'aluminium produirait un potentiel électrique lorsque ce dernier est amené à une température se rapprochant du point de fusion du métal. Le phénomène a été d'abord observé par Baiocchi, puis analysé par Dell'Era .

Véhicules électriques 
L'utilisation de batteries aluminium-air est envisagée depuis un certain temps pour les véhicules électriques, où elles auraient un potentiel environ huit fois plus élevé que celui d'une batterie lithium-ion pour un poids significativement plus léger.

L'hybridation réduirait les coûts et des essais routiers de véhicules hybrides alimentés avec des accumulateurs aluminium-air/plomb ont été rapportés en 1989. En 1990, une mini-fourgonnette hybride alimentée par des accumulateurs aluminium-air a été présentée en Ontario.

En 2002, Yang et Knickle étudient l'utilisation de l'aluminium comme « carburant » de véhicules. Ils concluent :

En mars 2013, la compagnie Phinergy a lancé une vidéo présentant une voiture électrique utilisant des batteries aluminium-air, voyageant sur  en utilisant une cathode spéciale ainsi que de l'hydroxyde de potassium. Le 27 mai 2013, la chaîne de télévision israélienne 10 a présenté une voiture où l'on a installé à l'arrière une batterie de Phinergy, « alimentée » avec de l'eau « pure » et affirmant pouvoir parcourir  avant que le remplacement de l'anode en aluminium ne soit nécessaire.

En février 2014, Phinergy et Alcoa annoncent un partenariat pour le développement et la commercialisation d'une pile aluminium-air pour véhicules électriques ayant une autonomie d'environ .

Notes et références

Traduction

Références

Articles connexes 
 Accumulateur métal-air
 Batterie zinc-air
 

Pile
Aluminium