Des batteries à circulation d'oxydoréducteur améliorées pour les véhicules électriques

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de technologie chimique (ICT) ont développé une batterie innovante à circulation d'oxydoréducteur ("redox-flow"). Ce type de batterie présente l'avantage suivant : lorsqu'elle est déchargée, l'électrolyte fluide à partir duquel elle fonctionne peut être simplement échangé contre un électrolyte neuf, ce qui nécessite autant de temps que de remplir un réservoir d'essence.

Pour relever le défi de faire circuler un million de véhicules d'ici 2020 en Allemagne, l'un des problèmes qui reste à régler est celui du stockage de l'énergie. L'une des solutions envisagées est l'utilisation d'accumulateurs lithium-ion ; cependant leur recharge dure actuellement quelques heures, ce qui représente une durée non négligeable pour les conducteurs. Les batteries à circulation d'oxydoréducteur représentent une alternative possible. "Ces batteries sont basées sur des électrolytes liquides. Il est donc possible de les recharger en quelques minutes dans une station : l'électrolyte déchargé est évacué et remplacé par un électrolyte chargé", explique Jens Noack, ingénieur à l'ICT. L'électrolyte qui a été déchargé à la station pourrait y être rechargé, par exemple via une éolienne ou une installation solaire.

Le principe de ces batteries n'est pas nouveau : deux électrolytes liquides contenant des ions métalliques, séparés par une membrane qui laisse passer les protons, circulent à travers des électrodes constituées de feuilles de graphite poreux. Lors de cet échange de charges, de l'électricité circule à travers les électrodes.

Jusqu'à présent, les batteries à circulation d'oxydoréducteur présentaient un inconvénient : la quantité d'énergie qu'elles pouvaient stocker était beaucoup moins grande que celle stockée par les accumulateurs lithium-ion. L'autonomie des véhicules n'était ainsi que d'environ 25 km, soit le quart de celle des véhicules alimentés par les accumulateurs lithium-ion, ce qui multipliait la fréquence de recharge par 4. "Nous avons pu multiplier l'autonomie par quatre ou cinq, nous approchant ainsi de l'autonomie des véhicules alimentés par des batteries lithium-ion", continue Jens Noack. Le prototype d'une cellule existe déjà, et à présent les chercheurs allemands veulent assembler différentes cellules en une batterie, puis l'optimiser.

Ce développement est mené en commun avec des chercheurs de l'Université de sciences appliquées Ostfalia à Wolfenbüttel et Brunswick. Moteurs électriques et moyens de stockage y sont testés sur des véhicules modèles à l'échelle 1/10 (soit d'une taille d'un dixième de celle de véhicules usuels). Une batterie à circulation d'oxydoréducteur a déjà été intégrée dans un véhicule modèle et sera présentée du 13 au 15 octobre 2009 lors du salon eCarTech à Munich. Dans les années à venir, les chercheurs de l'ICT comptent intégrer la nouvelle batterie à plus grande autonomie dans un véhicule.