211service.com
IBM investit dans la recherche sur les batteries
Recherche IBM lance un projet ambitieux qui, espère-t-il, débouchera sur la commercialisation de batteries qui stockent 10 fois plus d'énergie qu'aujourd'hui dans les cinq prochaines années. La société s'associera à des laboratoires nationaux américains pour développer une technologie prometteuse mais controversée qui utilise du lithium métal à haute densité énergétique mais hautement inflammable pour réagir avec l'oxygène de l'air. Le gain, selon l'entreprise, sera une batterie légère, puissante et rechargeable pour le réseau électrique et l'électrification des transports.
Puissance étanche : Ce boîtier de protection enveloppe une électrode de batterie lithium-métal fonctionnelle, excluant l'eau mais laissant passer les ions lithium. Il fait partie d'un prototype de batterie fabriqué par PolyPlus Battery de Berkeley, en Californie.
Les batteries lithium métal-air peuvent stocker une énorme quantité d'énergie - en théorie, plus de 5 000 wattheures par kilogramme. C'est plus de dix fois plus que les batteries lithium-ion hautes performances d'aujourd'hui, et plus qu'une autre classe de dispositifs de stockage d'énergie : les piles à combustible. Au lieu de contenir un deuxième réactif à l'intérieur de la cellule, ces batteries réagissent avec l'oxygène de l'air qui est aspiré selon les besoins, ce qui les rend légères et compactes.
IBM poursuit la technologie risquée au lieu des batteries lithium-ion car elle a le potentiel d'atteindre des densités d'énergie suffisamment élevées pour changer le système de transport, dit Chandrasekhar Narayan , directeur de la science et de la technologie au Almaden Research Center d'IBM, à San Jose, en Californie. Avec tous les développements prévisibles, les batteries lithium-ion ne seront que deux fois meilleures qu'elles ne le sont aujourd'hui, dit-il. Pour vraiment avoir un impact sur les transports et sur le réseau, vous avez besoin d'une densité d'énergie plus élevée que cela. L'un des objectifs du projet, dit Narayan, est une batterie légère de 500 milles pour une voiture familiale. le Chevrolet Volt peut parcourir 40 miles avant d'utiliser le réservoir d'essence, et Modèle S de Tesla Motors peut parcourir jusqu'à 300 miles sans recharge.
L'un des principaux défis de la fabrication de batteries lithium métal-air est que l'air n'est pas seulement de l'oxygène, dit Jeff Dahn , professeur de science des matériaux à l'Université Dalhousie, en Nouvelle-Écosse. Là où il y a de l'air, il y a de l'humidité, et l'humidité est la mort du lithium, dit Dahn. Lorsque le lithium métal rencontre de l'eau, une réaction explosive s'ensuit. Ces batteries nécessiteront des membranes de protection qui excluent l'eau mais laissent entrer l'oxygène, et sont stables dans le temps.
IBM n'a actuellement pas mis en place de programmes de recherche sur les batteries. Cependant, Narayan dit qu'IBM possède l'expertise nécessaire pour s'attaquer aux problèmes scientifiques. En plus d'Oak Ridge, IBM s'associera avec les laboratoires nationaux Lawrence Berkeley, Lawrence Livermore, Argonne et Pacific Northwest. La société et ses collaborateurs travaillent actuellement sur une proposition de financement du département américain de l'Énergie dans le cadre de l'Advanced Research Projects Agency-Energy.
La recherche sur les batteries lithium-métal a stagné il y a environ 20 ans. En 1989, la société canadienne Moli Energy a rappelé ses batteries lithium-métal rechargeables, qui n'utilisaient pas de l'air mais une cathode plus traditionnelle, après que l'une d'elles ait pris feu ; l'incident a conduit à une action en justice et la société a déclaré faillite. Peu de temps après, Sony a mis sur le marché les premières batteries lithium-ion rechargeables, qui étaient plus sûres, et la recherche sur les électrodes lithium-métal s'est presque arrêtée. (Après sa restructuration, Moli Energy a recentré ses efforts de recherche et commercialise désormais des batteries lithium-ion sous le nom Molicelle .) Seule une poignée de laboratoires dans le monde, y compris ceux de Batterie PolyPlus , à Berkeley, Californie, Japon AIST , et Université de St Andrews , en Ecosse, travaillent actuellement sur des batteries lithium-air.
Des problèmes de sécurité avec les batteries lithium-métal peuvent survenir lorsqu'elles sont rechargées. Lorsque vous chargez et déchargez, vous devez galvaniser et décaper le métal encore et encore, explique Dahn, qui ne contribue pas au projet IBM. Au fil du temps, tout comme dans une batterie lithium-ion, la surface lithium-métal devient rugueuse, ce qui peut entraîner un emballement thermique, lorsque la batterie brûle littéralement jusqu'à ce que tous les réactifs à l'intérieur soient épuisés. Mais Narayan dit que les batteries lithium-air sont intrinsèquement plus sûres que les batteries lithium-métal développées précédemment ainsi que les batteries lithium-ion d'aujourd'hui, car un seul des réactifs est contenu dans la cellule. Une pile lithium-air a besoin d'air de l'extérieur, explique Narayan. Vous n'obtiendrez jamais une réaction d'emballement parce que l'air est limité.
La batterie PolyPlus travaille sur la technologie lithium métal-air depuis environ six ans et a des preuves spectaculaires de la viabilité de la technologie : flottant parmi les poissons-clowns dans un aquarium au siège de l'entreprise, une batterie lithium-métal tire l'oxygène de l'eau salée vers alimenter une LED verte. L'entreprise a également développé un prototype de batterie qui tire l'oxygène de l'air ambiant. Mais Steven Visco, fondateur et vice-président de la recherche de l'entreprise, affirme que les batteries lithium métal-air sont encore une technologie jeune qui n'est pas prête à être commercialisée.
Narayan d'IBM souligne deux problèmes majeurs restants avec la technologie lithium métal-air. Premièrement, la conception de la cathode doit être optimisée afin que l'oxyde de lithium qui se forme lorsque l'oxygène est aspiré à l'intérieur de la batterie ne bloque pas les canaux d'admission d'oxygène. Deuxièmement, de meilleurs catalyseurs sont nécessaires pour entraîner la réaction inverse qui recharge la batterie.
Narayan dit qu'il ne sera pas clair combien d'argent et combien de temps le projet prendra dans environ un an et demi, après le début des recherches. Il estime que l'entreprise consacrera environ cinq ans au projet. IBM ne fabriquera probablement pas les batteries mais licenciera la technologie aux fabricants.