Prototype à l’échelle du laboratoire d’un nouvel accumulateur à sel fondu.
Alors que les formes d’énergie renouvelable comme l’éolien et le solaire continuent de gagner en importance, il faudra trouver des solutions créatives pour stocker l’énergie provenant de sources intermittentes par nature. Une solution potentielle est connue sous le nom de batterie à sel fondu, qui offre des avantages que les batteries au lithium n’ont pas, mais qui a aussi son lot de problèmes à régler. Les scientifiques de Sandia National Laboratories ont mis au point une nouvelle conception qui remédie à un certain nombre de ces défauts et ont démontré qu’une batterie à sel fondu fonctionnelle peut être construite à un coût bien moindre, tout en stockant davantage d’énergie, que les versions actuellement disponibles.
Stocker de grandes quantités d’énergie de manière efficace et peu coûteuse est la clé du succès lorsqu’il s’agit d’alimenter des villes entières en énergie renouvelable, et malgré ses nombreux atouts, c’est là que la technologie coûteuse des batteries au lithium fait défaut. Les batteries à sel fondu, qui utilisent des électrodes maintenues à l’état fondu grâce à des températures élevées, constituent une solution plus rentable. Les scientifiques de Sandia se sont efforcés de changer cette situation.
« Nous nous sommes efforcés d’abaisser la température de fonctionnement des batteries au sodium fondu aussi bas que possible », explique Leo Small, le chercheur principal du projet. « L’abaissement de la température des batteries permet de réaliser des économies en cascade. Vous pouvez utiliser des matériaux moins coûteux. Les batteries ont besoin de moins d’isolation et le câblage qui relie toutes les batteries peut être beaucoup plus fin. »
Dans leur forme commerciale, ces batteries sont connues sous le nom de batteries sodium-soufre. Quelques-unes d’entre elles ont été développées dans le monde, mais elles fonctionnent généralement entre 270 et 350 °C. L’équipe de Sandia a visé beaucoup plus bas, bien que cela ait nécessité une remise en question, car les produits chimiques qui fonctionnent à haute température ne se prêtent pas bien à des températures plus basses.
La conception des scientifiques consiste en un métal liquide de sodium qui se trouve sur le côté opposé d’un matériau séparateur en céramique à un nouveau mélange liquide composé d’iodure de sodium et de chlorure de gallium, que les scientifiques appellent un catholyte. Lorsque la batterie se décharge, des réactions chimiques ont lieu et produisent des ions sodium et des électrons qui traversent le matériau séparateur hautement sélectif et produisent du sel iodure fondu de l’autre côté.
Les scientifiques des Sandia Labs travaillent sur une nouvelle batterie à sel fondu.
Cette batterie sodium-soufre s’est révélée capable de fonctionner à seulement 110 °C, et a fait ses preuves au cours de huit mois de tests en laboratoire au cours desquels elle a été chargée et déchargée plus de 400 fois. En outre, elle fonctionne à 3,6 volts, ce qui, selon les scientifiques, est environ 40 % plus élevé que les batteries à sel fondu disponibles dans le commerce. Cela pourrait se traduire par des versions comportant moins de cellules et donc une densité énergétique plus élevée.
« Nous étions vraiment enthousiasmés par la quantité d’énergie que nous pouvions potentiellement faire entrer dans le système grâce au nouveau catholyte que nous présentons dans cet article », explique Martha Gross, auteur de l’étude. « Les batteries au sodium fondu existent depuis des décennies, et elles sont partout dans le monde, mais personne n’en parle jamais. Donc, le fait de pouvoir abaisser la température et de revenir avec des chiffres en disant ‘c’est un système vraiment, vraiment viable’ est assez génial. »
Les scientifiques s’intéressent maintenant à la réduction du coût de la batterie, qui pourrait provenir du remplacement du chlorure de gallium, environ 100 fois plus cher que le sel de table. Ils affirment que la technologie ne sera pas commercialisée avant cinq à dix ans, mais la sécurité de la batterie, qui ne présente aucun risque d’incendie, joue en leur faveur.
« Il s’agit de la première démonstration d’un cycle stable et à long terme d’une batterie au sodium fondu à basse température », explique Erik Spoerke, auteur de l’étude. « La magie de ce que nous avons mis en place, c’est que nous avons identifié la chimie et l’électrochimie du sel qui nous permettent de fonctionner efficacement à 230 °F ». Cette configuration sodium-iodure à basse température est en quelque sorte une réinvention de ce que signifie avoir une batterie à sodium fondu. »
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386421001892?via%3Dihub
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-07/dnl-sdb072121.php
