Comment l’eau pourrait rendre les batteries plus sûres​

Les gens ne pensent généralement pas beaucoup aux liquides qui se répandent dans les batteries. Mais ces électrolytes constituent un élément important qui détermine en grande partie le fonctionnement et la sécurité des batteries. Il est intéressant de noter que de plus en plus de fabricants de produits chimiques alternatifs pour batteries parlent d’un ingrédient électrolytique particulièrement intéressant : l’eau.

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Les batteries lithium-ion qui alimentent désormais les voitures électriques et les ordinateurs portables devaient auparavant utiliser des solvants organiques tels que le carbonate d’éthylène pour transporter la charge (le « pourquoi » sera expliqué plus en détail un peu plus tard). Cependant, des processus chimiques permettant d’utiliser de l’eau à la place pourraient rendre les batteries beaucoup plus sûres. Cela constituerait un énorme avantage, car de plus en plus de batteries sont utilisées dans les grands systèmes de stockage du réseau électrique.

Un sujet brûlant : la sécurité des batteries

La sécurité des batteries au lithium-ion peut être un sujet difficile car il y a beaucoup de désinformation et les émotions peuvent être vives. Mais il vaut la peine d’examiner pourquoi tant de fabricants de batteries alternatives mettent l’accent sur la sécurité lorsqu’ils parlent de leur technologie.

Les batteries au lithium-ion peuvent parfois prendre feu, généralement lorsqu’elles sont endommagées ou trop chaudes, et déclencher des réactions chimiques dans un processus appelé emballement thermique. Les appareils équipés de batteries lithium-ion disposent généralement de systèmes de sécurité pour atténuer ce risque : les véhicules électriques, par exemple, sont équipés de systèmes de refroidissement autour des batteries.

Mais parfois, les choses peuvent mal tourner. Par exemple, des défauts de fabrication tels que les incendies de Chevrolet Bolt se produisent. On ne sait pas exactement à quelle fréquence les véhicules électriques prennent généralement feu, même si certaines données suggèrent que c’est beaucoup moins courant que les véhicules à essence. En revanche, les incendies dans les véhicules électriques peuvent brûler plus fort que les incendies dans les voitures conventionnelles et sont plus difficiles à éteindre.

Sécurité dans le réseau électrique

La question de la sécurité pourrait devenir encore plus importante à mesure que nous commençons à utiliser les batteries d’une nouvelle manière : sur le réseau électrique. Avec l’offre croissante d’énergies renouvelables dans le réseau électrique, le besoin de systèmes de stockage d’énergie à grande échelle, capables par exemple de stocker l’énergie solaire pour la nuit, augmente.

Ces systèmes de stockage sont une bonne nouvelle pour la réduction des émissions, mais les choses peuvent mal tourner. Comme l’a rapporté Canary Media, il y a eu quelques incendies de batteries dans des systèmes de stockage stationnaires à grande échelle sur le réseau de New York cet été. Aucun des incendies n’a fait de blessés et les dégâts se sont limités pour l’essentiel aux batteries elles-mêmes, mais une série d’incendies ne fait pas particulièrement bonne impression.

Les inquiétudes concernant les incendies provoqués par les vélos électriques augmentent également à New York. Ils auraient pu être potentiellement mortels et étaient principalement causés par des vélos mal réparés ou utilisant des batteries de qualité inférieure, ce qui souligne la nécessité d’une réglementation et d’un contrôle qualité strict des batteries.

En fin de compte, une chose est sûre : les batteries lithium-ion peuvent prendre feu. Cela n’arrive pas souvent et de nombreux contrôles de sécurité sont en place pour atténuer efficacement le risque. Mais certains fabricants de batteries souhaitent créer des alternatives qui ne risquent pas de prendre feu.

Une dilution

La chimie du lithium-ion a été optimisée au fil des décennies pour intégrer beaucoup d’énergie dans un appareil petit et léger et offrir des performances élevées. Une partie de cette optimisation a été réalisée grâce aux électrolytes liquides : les batteries standard à base de lithium utilisent des solvants organiques mélangés à des sels pour transporter la charge.

Théoriquement, les batteries peuvent également utiliser de l’eau comme solvant, mais ce n’est généralement pas le cas. Il y a une bonne raison à cela : la haute tension courante dans les batteries lithium-ion, nécessaire pour des performances élevées, peut diviser l’eau en hydrogène et en oxygène.

Cependant, lorsqu’il s’agit de grandes installations de stockage pour le réseau électrique, un équilibre différent doit être trouvé. Au lieu de se concentrer sur le stockage d’une grande quantité d’énergie dans une petite batterie, les chercheurs et les entreprises cherchent principalement à réduire le coût des batteries.

Par conséquent, les batteries destinées au stockage sur réseau peuvent présenter certains compromis. Il n’est peut-être pas nécessaire de les charger et de les décharger aussi rapidement, et il est moins important de les rendre aussi petits et légers que possible.

Commercialisation en route

Cela ouvre la possibilité d’utiliser des matériaux plus lourds comme le fer et le zinc. Et à moindre puissance et à plus basse tension, les entreprises peuvent utiliser de l’eau contenant des sels comme électrolyte. Cela pourrait contribuer à réduire les coûts, à faciliter la production de batteries et également à accroître la sécurité. Il serait probablement difficile de mettre le feu à des batteries à base d’eau, même si vous essayiez explicitement.

Certaines entreprises exploitent les avantages de l’eau dans leurs batteries alternatives et font de premiers progrès vers la commercialisation. Des batteries à base de fer peu coûteuses et durables pourraient aider à équilibrer les approvisionnements en énergies renouvelables et à accroître l’utilisation d’électricité propre.

Form Energy est l’une des entreprises leaders dans le développement de batteries alternatives pour le réseau électrique. Les batteries de l’entreprise sont parfois appelées « batteries rouillées » car elles utilisent du fer et de l’eau et les réactions sont similaires à celles qui se produisent lorsque les métaux rouillent lorsqu’ils sont exposés à l’humidité.

Sur le site de l’entreprise La sécurité des batteries est vantée ; les systèmes ne présentent « aucun risque d’emballement thermique ». L’entreprise a inauguré la construction d’une usine en Virginie occidentale plus tôt cette année.

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