Stockage d’énergie : de grandes avancées pour les batteries à sels fondus

Les énergies renouvelablesénergies renouvelables ne suffisent pas à elles seules à fournir une alimentation adaptée au réseau électriqueréseau électrique. Leur fonctionnement est intermittent, et nécessite donc un système de stockage afin de collecter l'énergie au plus fort de la production, et la distribuer lorsque la demande augmente. Dans un article publié dans la revue Cell Reports Physical Science, des chercheurs des Laboratoires Sandia aux États-Unis détaillent une nouvelle batterie à sels fondus pour répondre à cette problématique.

Un des plus grands défauts des batteries à sels fondus est leur température de fonctionnement. Les plus courants, des accumulateurs sodiumsodium-soufresoufre, nécessitent une température de 270 à 350 degrés Celsiusdegrés Celsius. Cette nouvelle batterie fonctionne à seulement 110 °C. Cela réduit considérablement le coût, en permettant l'utilisation de matériaux moins chers et de câbles plus fins, et en limitant la quantité d'isolationisolation nécessaire.

Une batterie qui peut être refroidie sans dommages

La batterie est composée d'un côté par du sodium métallique liquideliquide, et de l'autre un mélange liquide d'iodure de sodium et de chlorure de galliumgallium. Les chercheurs ont placé entre les deux un séparateur en céramiquecéramique qui ne laisse passer que les ionsions de sodium. Pendant la décharge, le sodium métallique libère des électronsélectrons et des ions de sodium. Les électrons transforment l'iodure de sodium en ions iodure, qui réagissent avec les ions de sodium pour créer du sel d'iodure fondu.

Le prototype a été testé pendant huit mois dans un four, avec plus de 400 cycles de charge et décharge. À cause de la pandémiepandémie, ils ont dû arrêter l'expérience pendant un mois, laissant la batterie revenir à température ambiante et les deux liquides se solidifier. Elle a retrouvé un fonctionnement normal après avoir été chauffée de nouveau. Cela signifie que lorsqu'elle est branchée sur le réseau électrique et qu'une panne se produit, elle pourra être déchargée pour continuer à alimenter le réseau, puis refroidie. Il suffira ensuite de la réchauffer et de la recharger une fois la situation résolue, sans procédure complexe de redémarrage et sans qu'elle n'ait subi de dégâts.

La batterie est composée de deux liquides avec un séparateur en céramique. © Randy Montoya, Sandia National Laboratories

Une batterie plus compacte et plus sûre

Les chercheurs indiquent aussi que ces batteries ne risquent pas de prendre feu. Si les deux liquides entrent en contact, il ne se produit aucune réaction dangereuse, contrairement à une batterie lithium-ion.  En cas d'incendie venu de l'extérieur, la batterie sera endommagée mais ne contribuera pas aux flammes.

Cette nouvelle batterie est aussi beaucoup plus compacte. Elle produit 3,6 voltsvolts, soit 40 % de plus que les batteries à sels fondus actuellement sur le marché. Cela signifie que moins de cellules seront nécessaires, limitant le nombre de connexions et augmentant la densité de stockage. Elle est également beaucoup moins chère à produire. Les chercheurs souhaitent toutefois remplacer le chlorure de gallium, un élément très cher qui coûte environ 100 fois plus que le sel de table. Ils estiment qu'il faudra 5 à 10 ans avant que cette batterie ne soit disponible commercialement.