Des années de fabrication, des batteries métal-air rechargeables prometteuses arrivent sur le marché

Après des années de développement, une nouvelle technologie de batterie de la startup Énergie Fluidique est en cours de commercialisation (voir Parier sur une percée de la batterie métal-air). Il s'agit d'une batterie métal-air rechargeable dont la première application remplace les systèmes de batterie de secours au diesel et au plomb pour les tours de télécommunications et pour d'autres entreprises qui ont besoin d'une alimentation électrique constante. L'entreprise fait discrètement la démonstration de sa batterie à ses clients depuis un an. Dans une interview avec Examen de la technologie du MIT , le fondateur et directeur de la technologie de Fluidic Energy, Cody Friesen, a rendu public pour la première fois les détails de son produit.

Puissance de la cellule : La boîte de droite contient des batteries de Fluidic Energy qui permettent à cette tour de télécommunications de fonctionner pendant les pannes de courant.

Les batteries métal-air ont le potentiel de stocker plus d'énergie que les batteries lithium-ion, qui sont maintenant utilisées dans les véhicules électriques et certaines applications de réseau. Sur la base des matériaux utilisés, les batteries métal-air pourraient également être moins chères que les batteries plomb-acide, les batteries rechargeables les moins chères et largement utilisées.

Mais alors que les piles métal-air non rechargeables sont utilisées dans le commerce depuis longtemps (elles sont souvent utilisées dans les appareils auditifs, par exemple), il a été difficile de les rendre rechargeables. Dans une batterie métal-air, un métal tel que le zinc (celui utilisé dans le cas de l'énergie fluidique) réagit avec l'oxygène de l'air pour générer de l'électricité.

Pour recharger à plusieurs reprises une batterie métal-air, il est nécessaire d'éliminer cet oxygène et de former à nouveau du zinc métallique. Mais le zinc métallique laissé a tendance à former des structures poreuses qui occupent beaucoup plus de place que le métal solide et dense, annulant l'avantage potentiel de la taille des batteries métal-air. Lors de la recharge, le zinc peut également former des structures ressemblant à des racines qui provoquent des courts-circuits dans la batterie. Fabriquer une électrode à air de longue durée, lieu d'interaction entre la batterie et l'environnement extérieur, est également un défi. Ceux qui existent sont parfaits pour les piles à usage unique, mais pas pour les piles rechargeables qui sont censées durer plus longtemps.

Pour résoudre le problème du zinc produisant des structures dendritiques volumineuses, Fluidic Energy utilise des additifs chimiques pour garantir que le zinc forme des couches denses et uniformes. Le problème est que ces additifs ont tendance à s'évaporer ou à se décomposer avec le temps. Fluidic Energy a développé des liquides ioniques exclusifs qui ne s'évaporent pas et ne se décomposent pas aux tensions observées dans la batterie, et qui, surtout, sont peu coûteux. Le coût élevé des liquides ioniques les a empêchés d'être utilisés dans des applications de batterie.

Friesen dit que la société a également développé des électrodes à air qui durent cinq à sept fois plus longtemps que les autres sur le marché, bien qu'il garde secrètes les avancées spécifiques qui ont rendu cela possible.

Les batteries qui en résultent sont moins chères que l'achat d'une combinaison de batteries au plomb et de moteurs diesel généralement utilisés pour faire fonctionner les tours de télécommunications pendant les pannes d'électricité. Et ils coûtent beaucoup moins cher à exploiter, car ils éliminent le besoin de carburant diesel, du moins lorsque les tours de télécommunication sont connectées au réseau. (Les batteries peuvent également être utilisées dans des applications hors réseau, où elles devraient être associées à une source d'alimentation telle que des panneaux solaires ou un générateur diesel.)

Bien que les batteries semblent être une bonne solution pour les tours de télécommunications, il pourrait s'écouler un certain temps avant que les batteries ne soient utilisées dans les voitures. Les batteries métal-air sont une technologie intéressante pour les voitures car elles ont le potentiel de stocker trois ou quatre fois plus d'électricité que les batteries lithium-ion, ce qui pourrait étendre l'autonomie du véhicule ou permettre d'utiliser des batteries plus petites et moins chères. Nous ne sommes pas près de cela, dit Friesen, bien que la technologie stocke beaucoup plus d'énergie que les batteries plomb-acide.

Le stockage en réseau à grande échelle pourrait également être un défi. Historiquement, l'efficacité a été un problème avec les batteries métal-air, qui peuvent gaspiller près de la moitié de l'énergie stockée dans celles-ci. Friesen dit que Fluidic a résolu le problème, mais pour des raisons de concurrence, il ne donnerait pas l'efficacité spécifique, sauf pour dire que nos efficacités sont bien au-delà de celle d'un système diesel et plomb-acide.

En abordant le marché de l'alimentation de secours, Fluidic Energy devra faire face à un concurrent redoutable. GE a récemment ouvert une grande usine à Schenectady, New York, pour construire des batteries qui sont également conçues pour remplacer les générateurs diesel et les batteries au plomb (voir Novel Battery to Bolster the Grid et Inside GE’s New Battery Factory).

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