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Le Borophène, nouveau Graal des batteries ?

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Crystal_structures_of_borophenes

Le borophène pourrait mettre au placard le graphène qui peine à sortir des laboratoires. A la clé, des batteries aux performances de recharge ultra-dopées.

Déjà, de quoi parle-t-on ? Le borophène est une fine couche de 1 atome d’épaisseur d’atomes de bore organisés en une forme allotropique. C’est la même chose pour le graphène mais avec du carbone cette fois. Théorisé en 1996, le borophène n’a été produit qu’en 2015. Pour cela, on vaporise un gaz de bore sur une surface froide en argent pur, sous un très-grand vide.

La structure cristalline de l’argent force l’arrangement des atomes de bore. En théorie, un atome se lie à 6 autres atomes, créant une structure régulière. Mais, en fonction de la surface sur laquelle on vaporise le bore, il se crée des « trous » dans la couche de borophène.

Pourquoi est-il intéressant ?

En fait, en mettant une couche de 1 atome d’épaisseur de certains éléments, on dope l’anode d’une batterie (pôle négatif). En effet, le borophène est un excellent conducteur et transporteur d’ion. Sa conductivité surpasse celle du graphène. Sa capacité spécifique théorique est également 4 à 6 fois plus élevée que le graphite (selon la forme allotropique du borophène).

Tout ce qu’il faut pour améliorer les caractéristiques de recharge des piles composants les batteries de nos appareils électroniques, mais aussi des voitures électriques à batterie. Et ainsi, pouvoir recharger en quelques minutes des batteries de grande capacité.

On pourrait même envisager de passer à des batteries au sodium plutôt que le lithium. Abondant et facilement « récoltable » (donc pas cher), le sodium est un grand atome aux déplacements « lents ». Avec du borophène sur l’anode, la théorie indique que les performances seraient 1000 fois plus importantes. De quoi envisager une génération de batteries au sodium.

D’autres possibilités

Jusqu’à présent, les scientifiques se penchaient sur le graphène comme matériaux dopant. Mais, le borophène a pour lui d’être plus résistant tout en étant plus souple ! En plus de pouvoir doper une batterie, le borphène peut également stocker l’hydrogène. Il est donc ainsi un dopant des réactions catalytiques transformant de l’eau en hydrogène et oxygène. De quoi lui voir un avenir aussi dans les voitures électriques à hydrogène.

Le borophène est même un excellent support pour capturer du CO2. En fonction d’une charge électrique à laquelle il est soumis, l’élément capture ou relâche du CO2. On peut  ainsi créer des pièges à CO2 et faire une électroréduction de ce dernier.

Tout ceci peut être retrouvé dans la publication de plusieurs chercheurs de l’Université de Xiamen (Chine) ou de l’Université Nationale de Singapour. Pour les plus curieux, c’est la référence arXiv:1903.11304v2 [cond-mat.mtrl-sci].

Pas pour demain

Bon, on va doucher les espoirs les plus fous des plus optimistes, les batteries au borophène ce n’est pas pour demain, ni même après-demain sans doute. Mais, en tant que matériau prometteur, il ouvre la voie à de futurs nouveaux bonds technologiques pour les batteries.

Actuellement, la synthèse du borophène en est à ses débuts et les découvertes fourmillent littéralement. De nombreuses études et publications sont faites, dont beaucoup viennent de Chine où le véhicule électrique est poussé par l’état. L’un des premiers points à résoudre sera de résoudre le transfert du borophène de son substrat (argent, cuivre, etc.) sur l’électrode.

D’ici là on aura peut-être enfin des batteries au graphène en grande quantité ? Et des véhicules électriques à batterie moins « pachydermiques ».

Illustration : DOI:10.1080/21663831.2017.1298539 (CC BY 4.0) les deux formes allotropiques β12 et χ3 du borophène

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14 Commentaires sur "Le Borophène, nouveau Graal des batteries ?"

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seb
Invité
« Et ainsi, pouvoir recharger en quelques minutes des batteries de grande capacité. » Il y a un truc que je n’ai pas dû bien comprendre. Une batterie de 100 kwh d’une Model S a besoin de 100 kw pour se recharger en 1h, 200 kw pour se recharger en 30 min et 400 kw pour se recharger en 15 min. On ne doit pas être loin de « en quelques minutes ». Pour avoir 400 kw sous 240 V d’une prise domestique il faudrait un câble capable de faire passer plus de 1600 A. Pour rappel, un disjoncteur d’une prise domestique est à… Lire la suite >>
SGL
Invité

@seb, oui, mais une batterie se recharge « vite » à 80 % puis beaucoup plus longtemps pour les 20 derniers %.

seb
Invité

@SGL, ça ne change rien, il faut toujours trouver 80 kw pour avoir les 80% en 1h donc 320 kw pour les avoir en 15 min, donc 400 A sous 800 V.

SGL
Invité

Bien sûr @Seb, c’était juste une parenthèse, sur une batterie de 100 kWh seule 80 kWh sur réellement exploitable sur un trajet.
Chercher la charge (rapidement) à 100 % n’est pas raisonnable au quotidien.

Guallaume
Invité
Il y a la question de la section de câble à utiliser, mais surtout la question des connecteurs. Car faire passer autant d’énergie n’est pas évident, à l’usine où je travail, pulvérisation cathodique, nous avons régulièrement des soucis de connexion entre les générateurs et les cathodes, cela fait des années que nous travaillons à fiabiliser le tout : câbles refroidit par eau, plusieurs câbles plutôt qu’un seul, etc… Nous avons aussi des engins de levage avec batteries au plomb ou NIMH, ces petits engins transportent des charges d’environ 30 tonnes au maximum, et peut importe le type de batteries, leurs… Lire la suite >>
Phil
Invité

Ce n’est pas le MIT ou une université européenne qui est à l’origine de cette découverte mais deux universités, une chinoise et l’autre singapourienne…

Invité

Le graphène est à peine proposer sur des produits grand public (après moult années de recherche), si maintenant on pense déjà à l’après graphène … on n’est pas sauvé !

SGL
Invité

Après, on trouve encore des gens qui ne voient pas d’avenir à la VE en général !!!! 😯

AXSPORT
Invité

😂😂😂😂😂

Invité

Normal, rien ne vaut la conduite avec un moteur qui pue, pollue et fait du bruit. pourquoi rouler avec un moteur d’aspirateur ? Déjà que de plus en plus de constructeurs font des pare chocs avant façon suceur d’aspirateur alors …

gigi4lm
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