Batteries à semi-conducteurs sont considérés comme l'avenir de la autonomie des appareils , plus que jamais face à l'essor des véhicules électriques. Ci-dessous, nous expliquerons ce qu'ils sont, comment ils fonctionnent et ce qui empêche leur utilisation de se répandre sur le marché actuel.
Les batteries à semi-conducteurs sont plus petites, plus légères et offrent une densité de puissance plus élevée que les batteries au lithium-ion à électrolyte liquide, ce qui les rend beaucoup plus sûres en même temps. Alors, qu'est-ce qui bloque son utilisation à grande échelle sur le marché? Dans cet article, nous allons vous l'expliquer en détail, mais avant d'y arriver, il est nécessaire de comprendre ce que sont ces types de batteries et comment elles fonctionnent.
Que sont les batteries à semi-conducteurs et comment fonctionnent-elles?
La grande différence entre une batterie à semi-conducteurs et une batterie lithium-ion, qui sont celles utilisées aujourd'hui, est que au lieu d'utiliser des électrolytes liquides, ils sont solides . Les batteries lithium-ion ont subi de nombreuses avancées technologiques, mais les experts estiment qu'elles ont déjà atteint la limite de leur efficacité et que la prochaine étape nécessite un type de batterie complètement différent. C'est là que les batteries à semi-conducteurs entrent en jeu.
Toutes les batteries ont trois parties fondamentales: anode, la cathode et l'électrolyte . La batterie fonctionne car elle a des ions chargés qui veulent se déplacer de la cathode à l'anode à travers l'électrolyte, et cela se produit par une réaction chimique qui a lieu à l'intérieur de la batterie et génère des électrons libres.
En conséquence, une charge positive est créée sur la cathode qui attire les électrons libres - car ils ont une charge négative - de l'anode, et pendant que ces électrons se déplacent, c'est lorsque l'énergie qui alimente nos appareils est produite.
Le problème est que seuls certains matériaux sont valables pour être dans les batteries, donc les composants doivent être choisis très soigneusement en fonction de leurs propriétés chimiques. Pour cette raison, l'avancement de la technologie des batteries implique d'améliorer l'efficacité d'un matériau existant ou de découvrir de nouveaux matériaux qui fonctionnent mieux. Et comme ils ont déjà testé avec tous les matériaux existants, en ce moment cette technologie ne peut plus continuer à s'améliorer .
Les batteries à semi-conducteurs sont l'une des découvertes qui ont émergé dans ce processus, la plus prometteuse. Différents électrolytes sont utilisés pour atteindre le même objectif que tout autre type de batterie, mais plus rapidement, moins cher et moins enclin à exploser ils sont donc aussi plus sûrs.
L'électrolyte le mieux préparé pour remplacer les batteries lithium-ion est fabriqué de verre à base de sodium . Selon les chercheurs, ce type d'électrolyte produit une batterie avec une densité de charge trois fois supérieure à celle actuelle, et a l'avantage que le sodium (sel) est un matériau très répandu sur terre, ce qui le rend peu coûteux à fabriquer et il a également un impact environnemental moindre.
Les batteries à semi-conducteurs utilisent donc un électrolyte solide au lieu d'un liquide ou polymère qui améliore presque toutes les caractéristiques de la batterie. En effet, tous sont des avantages, et c'est qu'en fait ils dépassent les exigences que l'humanité a aujourd'hui. Alors, qu'est-ce qui les empêche d'être utilisés partout dans le monde?
Pourquoi ils n'ont pas encore atteint le marché
Comme nous l'avons dit, les batteries à semi-conducteurs sont très prometteuses car elles ne fournissent que des avantages et aucun inconvénient par rapport aux batteries lithium-ion actuelles. Le seul problème est dans le processus de fabrication, car il est encore en cours d'étude pour savoir comment fabriquer ce type de batteries à faible coût et à grande échelle , car à cette époque, leur coût de fabrication les rendrait trop cher pour qu'ils soient adoptés sur le marché.
Cela signifie simplement que le développement de telles batteries ne fait que commencer, et il ne faudra pas longtemps pour trouver un moyen viable de les fabriquer à grande échelle et à faible coût. En fait, des entreprises comme la puissante Tesla investissent beaucoup d'efforts pour les mettre en œuvre dans leurs voitures électriques et selon les analystes, nous verrons ces batteries sur le marché lorsque le tournant est atteint, ce sera le moment où une voiture électrique dépasse en terme d'autonomie à une essence.