Le calcium donne un coup de pouce surprenant aux batteries liquides

Les batteries liquides, développées par le professeur Donald Sadoway du MIT, constituent une technologie de pointe prometteuse. Elles permettent de stocker une grande quantité d'énergie jusqu'à 12 heures et de la décharger lentement, ce qui en fait une solution de stockage intéressante pour les systèmes d'énergies renouvelables. Sadoway et son équipe ont récemment mis au point une nouvelle matrice pour batteries liquides, promettant une efficacité et un coût encore plus abordables. Développées par Sadoway et commercialisées par Ambri, les piles à combustible liquides sont uniques car tous leurs composants sont à l'état liquide pendant leur fonctionnement. Les batteries originales utilisaient du magnésium comme électrode négative et de l'antimoine comme électrode positive, associés à un électrolyte de sel fondu économique. La nouvelle technologie utilise le calcium, un élément chimique abondant et abordable, à la fois pour les électrodes et pour le sel fondu. Le calcium était un composé chimique complexe à manipuler car il se dissout rapidement dans le sel, ce qui rendait son utilisation difficile dans une batterie liquide. Celle-ci nécessite en effet trois couches liquides distinctes qui doivent rester séparées tout en fonctionnant ensemble. Le calcium possède également un point de fusion élevé, ce qui, en théorie, aurait nécessité un fonctionnement de la batterie à 900 degrés Celsius. « C'était la chimie la plus complexe », explique Sadonway, professeur de chimie des matériaux John F. Elliott au MIT. À lire aussi : Cette batterie externe de 9 000 mAh se recharge en seulement 18 minutes. Pour résoudre le problème de la surchauffe, l'équipe a mélangé du magnésium au calcium lors de la fabrication des électrodes liquides. Le magnésium ayant un point de fusion beaucoup plus bas, la batterie peut fonctionner à des températures nettement inférieures. L'équipe a également mis au point une nouvelle formulation pour la couche d'électrolyte interne de la batterie, qui sert de matrice pour le transfert d'ions entre les électrodes. Cette nouvelle formulation à base de sel utilise du chlorure de lithium et du chlorure de calcium, ce qui permet un échange d'ions beaucoup plus rapide que la technologie de batterie liquide développée précédemment. Ce nouvel électrolyte au lithium présente un second avantage inattendu : outre la réduction de la température de fonctionnement et l'augmentation de la puissance de la batterie, il contribue également à préserver la structure trilamellaire de la cellule en empêchant la dissolution des électrodes calcium-magnésium dans le sel. L'un des principaux avantages de cette nouvelle batterie liquide réside peut-être dans l'approvisionnement. Le calcium et le magnésium sont extraits ensemble et leur séparation est coûteuse. Grâce à l'utilisation conjointe de ces deux éléments, la production de ces batteries est bien plus abordable. Sadoway et son équipe soulignent que cette nouvelle formulation ouvre la voie à un nouveau domaine de la technologie des batteries. Ils espèrent que ces travaux inciteront d'autres scientifiques à explorer d'autres combinaisons chimiques, tout aussi efficaces pour la conduction électrique et encore plus économiques à produire. « La leçon à retenir est qu'il faut explorer différentes chimies et se préparer à l'évolution du marché », conclut Sadoway.À voir également : La vision de Raimond de Hullu pour les bâtiments écologiques d’Oas1