Stockage de l’énergie : une nouvelle approche des batteries à sels fondus

Dans la compétition technologique en cours pour s’imposer comme solution au stockage de l’énergie intermittente sur les réseaux d’électricité, des chercheurs du MIT viennent de remettre dans la course un accumulateur sodium-chlorure de nickel dont le concept n’avait eu que peu de succès en raison de la fragilité de la membrane intérieure.

De la céramique au treillis métallique

Le principe chimique des batteries sodium-sulfure ou sodium-chlorure de nickel est connu depuis la seconde guerre mondiale. Le modèle de base Na-NiCl2 a été conçu avec une membrane céramique fine, cassante et fragile qui l’a fortement handicapé pour son exploitation industrielle. Beaucoup d’industriels ont essayé d’améliorer son rendement, ses composants pour la rendre exploitable mais mis à part la variante créée par Zebra pour l’automobile, ce type de batterie est resté réservée aux militaires ou à des applications industrielles très spécifiques.

Des chercheurs du MIT ont trouvé une toute nouvelle approche de ce type de batterie en remplaçant la membrane céramique par un treillis en acier traité avec une solution de nitrure de titane. Leurs travaux, parus dans Nature Energy ouvrent la voie à de toutes nouvelles approches de ces batteries et à leur utilisation sur des réseaux électriques pour le stockage des énergies intermittentes notamment.

L’électrique prend le pas sur le chimique

La découverte s’est faite un peu fortuitement. Alors que les chercheurs exploraient différentes options pour des batteries à base de métaux liquides, spécialité des équipes du Pr. Donald Sadoway, un de leurs tests, utilisant des composés au plomb a fourni des résultats inattendus. En ouvrant la cellule d’électrolyse, ils se sont aperçus que le composé qui devait servir de membrane entrait dans la réaction et se comportait comme une électrode. La membrane jouait bien son rôle de tri des molécules, mais elle ne le faisait pas en fonction des pores mais en fonction des ses propriétés électriques.

Après d’autres essais, les chercheurs ont montré qu’un simple treillis en acier couvert d’une solution de nitrure de titane pouvait assurer les fonctions des membranes de céramiques habituellement utilisées dans les accumulateurs Na-NiCl2 mais sans la fragilité. L’article publié porte sur une batterie comprenant du plomb mais le concept peut s’appliquer à de très nombreuses autres batteries chimiques simples dont le fonctionnement, les composants et la manipulation sont peu coûteux, sûrs et recyclables.

Par Sophie Hoguin