Des chercheurs développent une nouvelle batterie polypeptidique recyclable sans métal qui se dégrade à la demande

Des chercheurs développent une nouvelle batterie polypeptidique recyclable sans métal qui se dégrade à la demande

Représentation graphique d’une batterie polypeptidique recyclable sans métal. Crédit: Texas A&M Engineering

L’introduction des batteries lithium-ion (Li-ion) a révolutionné la technologie dans son ensemble, entraînant des avancées majeures dans les biens de consommation dans presque tous les secteurs. Les appareils alimentés par batterie sont devenus omniprésents à travers le monde. Bien que la disponibilité de la technologie soit généralement une bonne chose, la croissance rapide a conduit directement à plusieurs problèmes éthiques et environnementaux clés liés à l’utilisation des batteries Li-ion.

Les batteries Li-ion actuelles utilisent des quantités importantes de cobalt, qui, dans plusieurs cas internationaux bien documentés, est exploité en utilisant le travail des enfants dans des environnements de travail dangereux. De plus, seul un très petit pourcentage des batteries Li-ion est recyclé, ce qui augmente la demande de cobalt et d’autres éléments stratégiques.

Une équipe multidisciplinaire de chercheurs de la Texas A&M University a fait une percée qui pourrait conduire à l’abandon de la production de batteries du cobalt. Dans un article publié dans le numéro de mai de Nature, Dre Jodie Lutkenhaus, Chaire Axalta Coating Systems et professeure au Département de génie chimique Artie McFerrin, et Dre Karen Wooley, professeure distinguée au Département de chimie et titulaire de la Chaire WT Doherty-Welch en chimie au College of Science , décrivent leurs recherches sur une nouvelle plate-forme technologique de batterie entièrement sans métal. Cette nouvelle plate-forme technologique de batterie utilise une construction de radicaux organiques polypeptidiques.

«En s’éloignant du lithium et en travaillant avec ces polypeptides, qui sont des composants de protéines, cela nous amène vraiment dans ce domaine non seulement d’éviter le besoin d’extraction de métaux précieux, mais aussi d’ouvrir des opportunités pour alimenter des appareils électroniques portables ou implantables et aussi facilement recyclez les nouvelles batteries », a déclaré Wooley, récemment honoré en tant que professeur de l’année 2021 SEC. « Ils [polypeptide batteries] sont dégradables, recyclables, non toxiques et plus sûrs dans tous les domaines. « 

La batterie de radicaux organiques tout polypeptidique composée de macromolécules d’acides aminés à activité redox résout également le problème de la recyclabilité. Les composants de la nouvelle plate-forme de batterie peuvent être dégradés à la demande dans des conditions acides pour générer des acides aminés, d’autres éléments constitutifs et des produits de dégradation – l’une des avancées majeures de cette recherche, selon Lutkenhaus.

« Le gros problème avec les batteries lithium-ion à l’heure actuelle est qu’elles ne sont pas recyclées au degré dont nous aurons besoin pour la future économie des transports électrifiés », a ajouté Lutkenhaus. «Le taux de recyclage des batteries lithium-ion actuellement se situe à un chiffre. Il y a un matériau précieux dans la batterie lithium-ion, mais il est très difficile et énergivore à récupérer.

Le développement d’une batterie de radicaux organiques sans métal, entièrement polypeptidique, composée de macromolécules d’acides aminés redox actifs qui se dégradent à la demande, marque un progrès significatif vers des batteries durables et recyclables qui minimisent la dépendance aux métaux stratégiques. Dans une prochaine étape, Wooley et Lutkenhaus ont commencé à travailler en collaboration avec le Dr Daniel Tabor, professeur adjoint au Département de chimie, grâce à une subvention 2020 Texas A&M Triads for Transformation (T3) qui vise à utiliser l’apprentissage automatique pour optimiser les matériaux et structure de la plate-forme de batterie.


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Plus d’information:
Tan P. Nguyen et al. Polypeptide organic radical batteries, Nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03399-1

Fourni par Texas A&M University

Citation: Des chercheurs développent une nouvelle batterie polypeptidique recyclable sans métal qui se dégrade à la demande (2021, 6 mai) récupérée le 6 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-metal-free-recyclable-polypeptide-battery- dégrade.html

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