Développement de batteries métal-oxyde métallique à haute température

En juillet 2012, un groupe de chercheurs du Centre de recherche de Jülich (FZJ – Rhénanie du Nord-Westphalie) a démarré un projet visant à développer des accumulateurs métal-oxyde métallique à haute température de fonctionnement. Ce projet, dénommé MeMO, est financé à hauteur de 4,5 millions d’euros sur une durée de trois ans par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF). Ces batteries métal-oxyde métallique sont destinées à stocker le surplus d’énergie électrique renouvelable produit par rapport à la demande, pour pouvoir être réinjecté dans le réseau de distribution lors des pics de consommation.

Comparée aux batteries lithium-ion actuelles, possédant une densité énergétique de 200 Wh/kg, celle des accumulateurs métal-oxyde métallique à haute température s’élève à environ 1.000 Wh/kg. Le fonctionnement de la batterie fait intervenir la consommation, respectivement la libération d’oxygène durant ses phases de décharge, respectivement phases de charge. Un électrolyte solide, également utilisé dans les piles à combustible à oxyde solide (SOFC), permet les échanges d’oxygène entre l’air extérieur et la poudre métallique de la batterie pour les réactions d’oxydo-réduction y siégeant. Cette poudre métallique est constituée de particules de taille nanométrique et micrométrique.

Les matériaux entrant dans la composition de telles batteries sont relativement peu coûteux, non explosifs et non toxiques. Ils sont également en grande partie recyclables. Des combinaisons de métaux et alliages seront étudiées au cours du projet, notamment les couples fer-oxyde de fer. Ces matériaux doivent pouvoir résister aux températures de fonctionnement importantes de la batterie, s’élevant dans les cas extrêmes à plus de 800 degrés Celsius, ainsi qu’aux réactions successives d’oxydo-réduction. En effet, la fine poudre métallique a tendance à subir une vitrification aux hautes températures, avec pour effet la diminution de sa surface et donc la diminution des courants de charge et décharge. « Grâce à l’addition d’autres matériaux, comme des céramiques, nous allons tenter d’empêcher, sinon de minimiser cet effet d’agglomération. Des températures de fonctionnement plus faibles, comprises entre 550 et 600 degrés Celsius, diminuent également cet effet », explique Norbert Menzler, coordinateur du projet au FZJ.

 

Pour en savoir plus, contacts :

– Dr. Norbert H. Menzler, Institut de recherche sur l’énergie et le climat du FZJ, département de synthèse des matériaux et procédés de fabrication (IEK-1) – tél. : +49 (0)2461 61-3059 – email : n.h.menzler@fz-juelich.de
– Plus d’informations sur le projet MeMO (en allemand) : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/yhSuu

 

Sources :

« Hochtemperatur-Energiespeicher der nächsten Generation », communiqué de presse du Centre de recherche de Jülich – 19/09/2012 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/u0TaN

 

Rédacteurs :

Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr