Des chercheurs annoncent une batterie «liquide» pouvant se recharger en quelques secondes

Des scientifiques de l’université de Glasgow ont développé une technologie de batterie qui permettrait de les recharger en quelques secondes « à la pompe » avec un électrolyte liquide.

Partout dans le monde des chercheurs s’activent à mettre au point une technologie de batterie plus performante que celle des piles lithium ion actuellement utilisées dans la plupart des véhicules électriques. Si la batterie dite « solide » (parce qu’elle utilise un électrolyte solide) semble être à l’heure actuelle la technologie la plus susceptible d’être adoptée à relativement court terme par les constructeurs, des équipes de recherche s’orientent vers d’autres pistes. L’une des solutions envisagées est celle de la batterie « liquide ».

Il s’agit en fait d’une technique que les scientifiques appellent « batterie redox flow ».
Les batteries à flux sont un type de batteries rechargeables utilisant deux électrolytes liquides contenant des éléments chimiques électroactifs dissous et séparés par une membrane. Leur particularité est de stocker les électrolytes à l’extérieur de la cellule de réaction, dans des réservoirs. Les électrolytes sont ensuite pompés dans la cellule afin de libérer sous forme électrique l’énergie chimique qu’ils contiennent.

L’avantage est de pouvoir rapidement « recharger » le système en remplaçant les électrolytes dans les réservoirs et en les régénérant lors d’une « recharge » à l’extérieur de la batterie.

Cette technologie n’est pas récente : la solution conventionnelle, brevetée dès 1976 par la NASA, est la cellule redox (réduction-oxydation). L’énergie stockée dans une telle batterie est indépendante de sa puissance. En effet seule la taille des réservoirs détermine la quantité d’énergie disponible, tandis que la puissance dépend de la surface des électrodes dans la cellule. Une variante appelée batterie à flux hybride n’utilise qu’un seul réservoir d’électrolyte, l’autre composant électroactif étant déposé sous forme solide.

Certains types de batteries à flux bénéficient d‘une densité d’énergie très élevée (plus de 1000 Wh par kg). Elles peuvent supporter plus de 10.000 cycles de charge sans effet mémoire. En outre elles ne souffrent quasiment d’aucun effet d’auto-décharge.

Parmi les inconvénients, citons la complication générée par la présence des réservoirs et la nécessité d’utiliser un système de circulation de l’électrolyte comprenant des pompes, des tuyauteries, des capteurs, etc.

Cette solution est particulièrement intéressante pour les gros systèmes de stockage, stationnaires où l’encombrement ne pose pas problème. Cependant des chercheurs et des sociétés travaillent sur l’utilisation de batteries à flux hybride pour les véhicules électriques. On comprend directement l’intérêt : une telle batterie pourrait se recharger en quelques secondes en « pompant » de l’électrolyte « frais » dans le réservoir et en vidant l’électrolyte « déchargé ». Celui-ci pourrait alors être régénéré (ou rechargé) en dehors du véhicule.

Recharger sa voiture électrique « à la pompe » ?

Une équipe de l’université de Glasgow dirigée par le professeur Leroy Lee Cronin travaille notamment sur cette technologie de batterie. Dans un article publié récemment par le magazine scientifique Nature Chemistry, ils dévoilent les résultats d’une recherche qui leur a permis de mettre au point un électrolyte de type oxoanion. Celui-ci présente la particularité de pouvoir générer soit de l’électricité dans une batterie redox flow hybride, soit de l’hydrogène pour alimenter une pile à combustible. Les chercheurs envisagent l’utilisation de leur « trouvaille » pour les voitures électriques et annoncent une densité d’énergie théorique de 1000 Wh/l mais en pratique elle serait de 225 Wh/l, ce qui positionne cette solution à un niveau de densité volumique semblable à celui des batteries lithium ion.

Il faut bien comprendre que cette technologie est encore au stade de la recherche et ne pas s’attendre à la voir apparaître demain dans un véhicule électrique. On peut d’ailleurs se poser la question de l’intérêt d’une telle solution. Evidemment, la recharge rapide « à la pompe » a l’avantage de ne pas perturber l’automobiliste dans ses habitudes et de résoudre le problème d’autonomie pour les longs voyages. Mais, par rapport à la facilité des solutions de recharge actuelles, sur une simple prise de courant alimentée par le réseau électrique existant (ou par des panneaux photovoltaïques installés sur son toit), la technologie de batterie redox flux requiert la mise en place de toute une infrastructure pour la production de l’électrolyte, son transport, sa distribution dans des stations-services, sa régénération, etc. Infrastructure qu’il faudra construire, entretenir et amortir et qui pèsera lourd sur les coûts de la solution.

Quel intérêt ?

Cette technologie pourrait peut-être s’envisager avantageusement pour des flottes de véhicules utilitaires, des engins de chantier, voir des bateaux ou des avions pour lesquels la recharge rapide par simple pompage d’un liquide dans le réservoir constituera un réel atout.

Mais sera-t-elle intéressante pour des voitures électriques qui seront équipées dans quelques années de batteries dont l’autonomie dépassera les 500 voire 600 km et qui se rechargeront en quelques petites minutes sur des bornes ultra rapides de 350 à 450 kW ? Personnellement je suis sceptique.

Et vous, qu’en pensez-vous ?

• Lien vers le communiqué de l’Université de Glasgow
• Lien vers l’article dans Nature Chemistry