Avantages et Inconvénients des Batteries Zinc-Air
Les batteries zinc-air sont des batteries métal-air non rechargeables et également mécaniquement rechargeables, alimentées par l’oxydation du zinc avec l’oxygène de l’air. L’électrode de zinc métallique constitue la plus grande partie de la cellule et est l’électrode négative. Une solution de KOH ou de soude caustique sert d’électrolyte et améliore le potentiel standard. Un séparateur isole mécaniquement les deux électrodes pour éviter la conduction électrique à l’intérieur de la cellule.
L’oxygène de l’air réagit à la cathode et forme des ions hydroxyle qui migrent dans la pâte de zinc et forment du zincate, libérant des électrons qui se déplacent vers la cathode. Ces batteries ont des densités énergétiques élevées et sont relativement bon marché à produire. Les batteries zinc-air offrent des densités d’énergie spécifique et volumétrique d’environ 500 Wh.kg-1 et 1000 Wh.L-1, parmi les plus élevées pour un système de batterie. Le profil de décharge est largement plat avec une tension d’environ 1,3 V. La taille varie des très petites piles boutons pour appareils auditifs, aux batteries plus grandes utilisées dans les appareils photo à film qui utilisaient auparavant des piles au mercure, jusqu’aux très grandes batteries utilisées pour la propulsion des véhicules électriques et le stockage d’énergie à l’échelle du réseau.
Inconvénients Majeurs
Le principal inconvénient est leur puissance limitée, principalement due à la performance insuffisante des électrodes à air. Un autre inconvénient majeur est la dépendance de la performance et de la durée de fonctionnement aux conditions ambiantes telles que l’humidité et la température. La batterie zinc-air primaire disponible dans le commerce a un autocollant sur les trous d’accès à l’air, qui est retiré juste avant utilisation. Une fois l’autocollant retiré, il est recommandé d’utiliser la batterie en continu car l’accès à l’air entraînera inévitablement un échange d’eau et une contamination du dioxyde de carbone de l’électrolyte, conduisant à la détérioration progressive de la batterie.
Caractéristiques de Stockage et Évolutions
La caractéristique de stockage de la batterie zinc-air est satisfaisante lorsque l’autocollant est en place. En général, les batteries métal-air offrent une densité énergétique élevée car il n’y a qu’une seule masse active à l’intérieur de la cellule, et la réaction cathodique utilise l’air ambiant. Le zinc est un élément très prometteur en raison de sa capacité à être jeté, de son comportement non toxique et parce qu’il peut être utilisé comme cellule secondaire. Malgré ces avantages, il s’agit d’une batterie primaire et ne peut pas être rechargée. Pour les unités plus grandes, les batteries pourraient être rechargées mécaniquement en remplaçant physiquement l’électrode de zinc et l’électrolyte. Les options de recharge électrique sont en cours de développement, mais comme cette évolution en est à ses débuts, de nombreuses années seront nécessaires pour atteindre cette technologie.
Avantages et Inconvénients en Résumé
Avantages : Les batteries primaires ont une densité énergétique plus élevée que les cellules secondaires rechargeables. Une énergie spécifique élevée, de longs temps de stockage (faible auto-décharge) et une disponibilité instantanée confèrent aux batteries primaires un avantage unique sur d’autres sources d’énergie. Elles sont généralement le meilleur choix pour les applications à faible drain. Elles peuvent être transportées dans des endroits reculés et utilisées instantanément, même après un long stockage ; elles sont également facilement disponibles et respectueuses de l’environnement lorsqu’elles sont éliminées.
Inconvénients : Le principal inconvénient des batteries primaires est qu’elles ne sont pas rechargeables. Un autre inconvénient est leur faible taux de C. Même les types à courant élevé sont considérés comme faibles par rapport aux batteries rechargeables. Elles sont également moins respectueuses de l’environnement que les batteries rechargeables. L’utilisation de batteries primaires entraîne une grande quantité de déchets de batteries à recycler. Pour les grandes batteries, les batteries primaires ne sont généralement pas rentables.
