Accumulateur métal-air

Type d'accumulateur électrique.

Un accumulateur métal-air est une cellule électrochimique constituée d'une anode en métal pur, d'une cathode utilisant l'air ambiant, et d'un électrolyte en solution aqueuse ou aprotique[1],[2]. Pendant la décharge d'un accumulateur de ce type, il se produit une réaction de réduction avec l'air sur la cathode tandis que l'anode métallique est oxydée. La densité massique d'énergie et la densité d'énergie de ces composants sont plus élevées que celles des accumulateurs lithium-ion, ce qui en fait de bons candidats pour les véhicules électriques. Le développement de ces technologies s'est cependant heurté à des difficultés au niveau des anodes métalliques, des catalyseurs et des électrolytes[3],[4], bien qu'elles aient malgré tout des applications commerciales.

Densité énergétique des accumulateurs métal–air en fonction du métal utilisé.

TypesModifier

Le tableau suivant compare différentes caractéristiques des accumulateurs métal-air selon le métal utilisé :

Accumulateur métal-air Densité massique d'énergie théorique
(Oxygène inclus)
Densité massique d'énergie théorique
(Oxygène exclus)
Tension de circuit ouvert calculée
Lithium-air 5 210 Wh/kg 11 140 Wh/kg 2,91 V
Aluminium-air 4 300 Wh/kg[5] 8 140 Wh/kg[6] 1,2 V
Silicium-air (en) 4 217 Wh/kg 9 036 Wh/kg 1,6 V[7]
Calcium-air 2 990 Wh/kg 4 180 Wh/kg 3,12 V
Magnésium-air (en) 2 789 Wh/kg 6 462 Wh/kg 2,93 V
Sodiumair 1 677 Wh/kg 2 260 Wh/kg 2,3 V[8]
Germaniumair 1 480 Wh/kg 7 850 Wh/kg V
Ferair 1 431 Wh/kg 2 044 Wh/kg 1,3 V
Zinc-air 1 090 Wh/kg 1 350 Wh/kg 1,65 V
Potassium-air 935 Wh/kg[9] 1 700 Wh/kg[a] 2,48 V[9]
Étain-air à 1 000 K[10] 860 Wh/kg 6 250 Wh/kg 0,95 V

Notes et référencesModifier

  1. Calculé à partir de la densité d'énergie massique oxygène inclus en prenant 16 et 39,1 comme masse atomique de l'oxygène et du potassium pour l'oxyde de potassium KO2
  1. (en) « Metal Air Batteries, Half a Fuel Cell? » (version du 27 décembre 2010 sur l'Internet Archive)
  2. (en) « METAL-AIR BATTERIES Lithium, Aluminum, Zinc, and Carbon » [PDF] (consulté le )
  3. (en) Yanguang Li et Jun Lu, « Metal–Air Batteries: Will They Be the Future Electrochemical Energy Storage Device of Choice? », ACS Energy Letters, vol. 2, no 6,‎ , p. 1370-1377 (DOI 10.1021/acsenergylett.7b00119, lire en ligne)
  4. (en) Xin Zhang, Xin-Gai Wang, Zhaojun Xie et Zhen Zhou, « Recent progress in rechargeable alkali metal–air batteries », Green Energy & Environment, vol. 1, no 1,‎ , p. 4-17 (DOI 10.1016/j.gee.2016.04.004, lire en ligne)
  5. (en) « Electrically Rechargeable Metal-Air Batteries (ERMAB) », (consulté le ).
  6. (en) « Batteries for Oxygen Concentrators », (consulté le ).
  7. (en) Yasin Emre Durmus, Özgür Aslanbas, Steffen Kayser, Hermann Tempel, Florian Hausen, L. G. J. de Haart, Josef Granwehr, Yair Ein-Eli, Rüdiger-A. Eichel et Hans Kungl, « Long run discharge, performance and efficiency of primary Silicon–air cells with alkaline electrolyte », Electrochimica Acta, vol. 225,‎ , p. 215-224 (DOI 10.1016/j.electacta.2016.12.120, lire en ligne)
  8. (en) Qian Sun, Yin Yang et Zheng-Wen Fu, « Electrochemical properties of room temperature sodium–air batteries with non-aqueous electrolyte », Electrochemistry Communications, vol. 16, no 1,‎ , p. 22-25 (DOI 10.1016/j.elecom.2011.12.019, lire en ligne)
  9. a et b (en) Xiaodi Ren et Yiying Wu, « A Low-Overpotential Potassium–Oxygen Battery Based on Potassium Superoxide », Journal of the American Chemical Society, vol. 135, no 8,‎ , p. 2923-2926 (PMID 23402300, DOI 10.1021/ja312059q, lire en ligne)
  10. (en) Hyung Kuk Ju et Jaeyoung Lee, « High-temperature liquid Sn-air energy storage cell », Journal of Energy Chemistry, vol. 24, no 5,‎ , p. 614-619 (DOI 10.1016/j.jechem.2015.08.006, lire en ligne)