Une nouvelle batterie pourrait alimenter l'avenir de l'exploration spatiale

Les batteries lithium-ion rendent possible presque toutes les facettes de la technologie moderne. Ils alimentent les smartphones du monde entier et ont même été utilisés par la NASA pour diverses applications spatiales.

Il y a cependant un gros problème: les piles au lithium fonctionnent assez mal par temps froid. Cela signifie que par un froid hiver et notamment dans les environnements spatiaux inférieurs à zéro, ces sources d'énergie cruciales fonctionnent à une fraction de leur pleine capacité.

Mais deux chercheurs de l’Université Fudan de Shanghai ont créé une batterie hybride au lithium qui ne présente aucun problème pour fournir du jus à des températures aussi basses que -94 degrés Fahrenheit (-70 degrés Celsius). Le Dr Yong-yao Xia, co-auteur de l'étude, estime que cela constitue la clé pour alimenter les futures sondes et satellites.

«La batterie offre le potentiel le plus prometteur pour des applications spéciales sur le terrain, telles que l’espace ou l’exploration de l’espace. Il fait beaucoup plus froid du côté opposé du Soleil à la Station spatiale internationale, où la température peut atteindre jusqu'à -157 degrés Celsius », raconte Xia Inverse. "Cependant, il a été largement rapporté que, à -40 degrés Celsius, les batteries lithium-ion conventionnelles ne conservent que 12% de leur capacité à la température ambiante."

Dans un article publié mercredi dans le journal Joule, Xia et Yonggang Wang expliquent les ajustements qu’ils ont apportés à la conception des batteries lithium-ion traditionnelles pour résoudre ce problème embêtant.

Les batteries sont composées de deux électrodes - l'une chargée positivement et l'autre négativement - et d'un électrolyte liquide qui porte la charge entre les deux électrodes.

Classiquement, l'électrolyte est constitué d'un composé acide appelé ester, qui devient lent dans des conditions de froid extrême. Xia et Wang ont décidé d'utiliser un acide différent et de remplacer les deux électrodes par deux composés organiques.

La conception de l’équipe utilise un électrolyte à base d’acétate d’éthyle, qui a un point de congélation bas. Cela lui permet de charger dans les conditions de gel de l’espace. Ils ont ensuite remplacé l'électrode positive par la polytriphénylamine (PTPAn) et l'électrode négative par le dianhydride 1,4,5,8-naphtalénététracarboxylique (NTCDA), qui font leur travail beaucoup plus efficacement que les électrodes standard dans des environnements inférieurs à zéro.

Bien que Xia et Wang aient pris les premières mesures pour résoudre un problème qui a laissé perplexe les chercheurs sur le terrain, leur conception n’a pas assez prêt pour l'exploration spatiale pour l'instant. Leur batterie n’est pas aussi dense en énergie que les batteries commerciales standard, ce qui signifie qu’elle tient moins de charge que ce que vous pourriez obtenir dans un magasin.

«Au stade actuel, les résultats obtenus sont limités au niveau du laboratoire», a expliqué Xia. «Des recherches plus poussées sur l'électrolyte avec une fenêtre électrochimique beaucoup plus large… devraient encore être menées pour améliorer les performances de charge et de décharge à basse température. Même, il a une faible énergie spécifique; il offre le potentiel le plus prometteur dans les applications spéciales sur le terrain."

Avec davantage de recherches, les astronomes pourraient lancer des flottes de drones et de sondes d'exploration sans se soucier de leur mise hors tension à mi-chemin de leur mission. Oh, et si jamais ils tombaient sur une planète de glace, comme Hoth, il n’y aurait pas de problème non plus. J'espère.