Des chercheurs parviennent à suivre en direct le déroulement des réactions chimiques dans une pile

La compréhension de ces réactions est essentielle pour améliorer les recettes d’électrolyte et la durée de vie des batteries.
La compréhension de ces réactions est essentielle pour améliorer les recettes d’électrolyte et la durée de vie des batteries. ©Getty - Kinga Krzeminska
La compréhension de ces réactions est essentielle pour améliorer les recettes d’électrolyte et la durée de vie des batteries. ©Getty - Kinga Krzeminska
La compréhension de ces réactions est essentielle pour améliorer les recettes d’électrolyte et la durée de vie des batteries. ©Getty - Kinga Krzeminska
Publicité

Grâce à une fibre optique en chalcogénure passée directement au travers d'une pile commerciale. Dans le reste de l'actualité scientifique, des puces électroniques faites de champignons, un des satellites emporté par la mission Artémis ne répond plus, et de l’eau de mer de 390 millions d’années.

On utilise des piles et des batteries tous les jours, mais on connaît assez mal l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent à l'intérieur. Pour le fonctionnement d'une pile classique,  : une batterie est composée d’une électrode positive, d’une électrode négative et d’un électrolyte liquide c'est-à-dire une solution permettant de transférer les ions lithium d’une électrode à l’autre. Et c’est le mouvement de ces ions qui va permettre de stocker ou de restituer de l’énergie. Seulement, la dynamique exacte de ces réactions chimiques est mal connue, alors que leur compréhension est essentielle pour améliorer les recettes d’électrolyte ainsi que la durée de vie des batteries.

L’idée de ces chercheurs était de voir à l'intérieur des piles commerciales pour suivre en direct l’ensemble des réactions . Pour cela ils ont utilisé une fibre optique - pas en verre de silice, comme pour la fibre internet par exemple - mais en chalcogénure, un matériau qui laisse passer la lumière infrarouge. Car la particularité de l’infrarouge, contrairement à la lumière visible, est qu'il peut être absorbé par les espèces chimiques de l'électrolyte à l’intérieur de la batterie.

Publicité

Donc les chercheurs passent la fibre optique au travers d'une pile commerciale. Une lumière infrarouge d’une certaine énergie est ensuite envoyée d’un côté de la fibre, cette lumière en passant dans la batterie est partiellement absorbée par l’électrolyte. Ainsi, les chercheurs peuvent analyser ces parties manquantes de la lumière à l’autre extrémité de la fibre et connaître la composition des électrolytes en temps réel et ainsi de suivre l’avancement des réactions chimiques lors de la charge et la décharge de la batterie.

Entretien avec Charlotte Gervillié-Mouravieff, chercheuse post doctorante au CNRS et au Collège de France et autrice principale de l'étude.

LES MATINS DE CULTURE - 852 JDS /02 ITW Charlotte GERVILLIE

1 min

Pour rendre les puces électroniques et les batteries biodégradables, certains chercheurs utilisent de la peau en champignon

Il s'agit de pouvoir remplacer les polymères plastiques non recyclables, qui sont souvent le substrat principal, c’est-à-dire le composant de base sur lequel s’imprime les circuits. Ces chercheurs de l’Université Johannes Kepler en Autriche ont voulu se servir d’un champignon, le Ganoderma lucidum comme substrat électronique biodégradable.

C’est un champignon qui pousse dans la forêt sur le bois en décomposition, et sa particularité est de produire une sorte de peau pour protéger son mycélium c'est-à-dire ses racines. Et en isolant et en séchant cette peau, ils ont mis en évidence qu’elle était flexible, de l’épaisseur d’une feuilles de papier et qu’elle pouvait résister à des températures de plus de 200°C. Cette peau de champignon coche donc toutes les cases d’un bon substrat de circuit électronique et les premiers prototypes appelées MycelioTronics montrent que des circuits construits sur cette peau sont presque aussi conducteurs que les polymères plastiques, et qu’elle reste efficace même pliée 2000 fois. Reste maintenant à la tester sur de petits appareils électroniques.

Un satellite emporté par la mission Artémis ne répond plus

Alors que tout se passe bien pour le vaisseau Orion qui a atteint la Lune et dont les panneaux solaires fournissent même davantage d'énergie que prévu. Un cubesat japonais, un petit satellite cubique de la JAXA appelé Omotenashi, est en mauvaise posture.

Les observateurs au sol avaient annoncé dès le départ de la fusée certains problèmes de communication et d’orientation. Et il semblerait en fait que ses batteries soient vides. Ce qui pose problème puisqu’il s’est détaché de la fusée rapidement après le décollage, et donc qu'il ne pourra pas corriger sa trajectoire pour atteindre sa cible, la Lune. C ’est donc raté pour le premier objectif d’alunissage de cette mission japonaise. Mais les équipes restent optimistes, et espèrent qu’en captant la lumière via ses cellules solaires assez longtemps et surtout dans la bonne direction, le cubesat parviendra à se recharger et rétablir sa communication avec la Terre pour mener quelques expériences.

Pour afficher ce contenu Twitter, vous devez accepter les cookies Réseaux Sociaux.

Ces cookies permettent de partager ou réagir directement sur les réseaux sociaux auxquels vous êtes connectés ou d'intégrer du contenu initialement posté sur ces réseaux sociaux. Ils permettent aussi aux réseaux sociaux d'utiliser vos visites sur nos sites et applications à des fins de personnalisation et de ciblage publicitaire.

À réécouter : Artemis : viser la Lune
La science, CQFD
58 min

De l’eau de mer de 390 millions d’années piégée dans des cristaux

Il s’agit des restes liquides d’une ancienne mer intérieure d’Amérique du Nord datant du Dévonien. Au fil des temps et du climat, cette mer d’eau salée s’est asséchée mais les roches gardent son souvenir, notamment dans des structures particulières appelées des framboïdes de pyrite qui sont des nanocristaux, en forme de framboise.

En analysant ces cristaux d’abord simplement avec un microscope optique, les chercheurs du laboratoire national du Pacifique nord ouest aux Etats-Unis ont observé la présence de petites bulles. Puis en utilisant des microscopes bien plus puissant cette fois, ils ont découvert que ces cristaux contenaient de l’eau liquide, du même âge que les roches, donc de 390 millions d’années. Il s'agit des inclusions liquides les plus petites jamais identifiées. Les auteurs indiquent que cette méthode à l’échelle nanométrique pourrait être utilisée sur d’autres échantillons pour reconstruire certains paléoenvironnements.

Merci à Charlotte Gervillié-Mouravieff pour ses précieuses explications

Pour aller plus loin

Une technologie pour « voir » dans les batteries commerciales (CNRS)

L’étude sur les piles commerciales (Nature Energy, en anglais)

L’étude sur la peau de champignons pour les circuits électroniques (Science Advances, en anglais)

Une puce informatique fabriquée à partir de la peau d'un champignon pourrait être facilement recyclée (New Scientist, en anglais)

Un satellite miniature d’Artémis I est dans une situation d’urgence absolue (Numerama)

L’étude sur l’eau de mer de 390 millions d’années (Earth and Planetary Science Letters, en anglais)

De l'eau de mer vieille de 390 millions d'années retrouvée piégée dans des cristaux (Sciences et Avenir)

L'équipe