Batterie à flux (ou pile d’oxydoréduction)

Résumé

Description du principe de fonctionnement des piles d'oxydoréduction

Introduction

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.

La particularité de ce type de batterie est de stocker les électrolytes à l’extérieur de la cellule de réaction, dans des réservoirs. Les électrolytes sont ensuite progressivement pompés dans la cellule afin de libérer l’énergie chimique qu’ils renferment.

L’avantage est alors de pouvoir rapidement « recharger » le système en remplaçant les électrolytes dans les réservoirs.

Différentes technologies

On trouve différentes technologies dans la gamme des batteries à flux. La solution conventionnelle, brevetée dès 1976 par la NASA, est la cellule redox (reduction-oxydation).

Technologie Redox

Tous les composants électrochimiques sont dissous dans l’électrolyte. L’énergie stockée dans une telle batterie est indépendante de sa puissance. En effet seul la taille des réservoirs détermine la quantité d’énergie disponible, tandis que la puissance dépend de la surface des électrodes au niveau de la cellule.

Technologie Hybride

Dans le cas des batteries à flux hybrides l’un au-moins des composants électroactifs est déposé sous forme solide.

Technologie sans-membrane

En utilisant le flux laminaire des électrolytes la réaction peut se produire sans membrane, les électrolytes sont alors « confinés » dans leur flux respectif. On évite ainsi les problèmes de dégradation de la membrane.

Technologie organique

Dans cette technologie l’électrolyte ne contient pas d’éléments métalliques, mais des éléments organiques.

Technologie à nanoréseaux

L’utilisation de nanoréseaux permet de faciliter l’extraction des charges. Les électrons peuvent se déplacer à travers tout le liquide et non seulement lorsque ce dernier est en contact avec l’électrode.

Densité énergétique

Suivant les éléments chimiques utilisés la densité moyenne varie de quelques dizaines à plus de 1000 Wh par kilo.

Avantages et inconvénients

Certaines variantes de batteries à flux ont une densité d’énergie très élevée, de plus leur cycle de vie est très long. Elles peuvent en effet supporter plus de 10'000 cycles de charge sans effet mémoire. De plus elles ne souffrent quasiment d’aucun effet d’auto-décharge.

Côté inconvénient il y a la complication générée par la présence des réservoirs et la nécessiter d’utiliser un système de circulation (pompe, capteurs, etc…).

Applications

Cette technologie est particulièrement intéressante pour les gros systèmes de stockage, stationnaires (systèmes tampons, stockage de production renouvelable, système de secours). Cependant on trouve des sociétés qui travaillent sur l’utilisation de batterie à flux sur des véhicules électriques.