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La technologie des batteries continue de progresser à pas de géant. La dernière tendance est aux batteries à eau et à hydrogène qui durent plus longtemps et coûtent moins cher.

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La recherche de batteries plus durables, plus puissantes et moins chères est en cours dans les laboratoires du monde entier. La batterie lithium-ion est une chose merveilleuse, mais elle prend trop de temps à charger, sa densité d'énergie est trop faible et elle a tendance à prendre feu. Comme si cela ne suffisait pas, il s'appuie également sur des matières premières dont le monde n'a tout simplement pas assez, si l'on en croit Carlos Tavares, le PDG de Stellantis.

La plupart d'entre nous en savent juste assez sur les batteries pour en parler en termes généraux - il y a NMC et LFP, par exemple - mais dans les laboratoires du monde, les batteries sont fabriquées à partir de toutes sortes de matériaux différents. Au Texas A&M, les chercheurs explorent l'utilisation d'électrodes à base d'eau qui élimineraient le besoin de cobalt et de lithium - deux matériaux qui sont actuellement obtenus principalement à partir de sources en dehors des États-Unis.

Jodie Lutkenhaus, professeure de génie chimique au Texas A&M, et Daniel Tabor, professeur adjoint de chimie, ont publié leurs découvertes sur les batteries sans lithium dans Nature Materials dans un article au titre accrocheur : « The role of the electrolyte in non-conjugated radical polymers for metal-free électrodes de stockage d'énergie."

Dans le résumé, les chercheurs déclarent : "Les polymères radicaux non conjugués à activité redox sont des candidats prometteurs pour les batteries aqueuses sans métal en raison de la tension de décharge élevée des polymères et de la cinétique redox rapide. Cependant, on sait peu de choses sur le mécanisme de stockage d'énergie de ces polymères dans un milieu aqueux.La réaction elle-même est complexe et difficile à résoudre en raison du transfert simultané d'électrons, d'ions et de molécules d'eau…. les ions permettent une meilleure cinétique, une plus grande capacité et une plus grande stabilité de cycle."

Dans un article de blog Texas A&M, Lutkenhaus a déclaré : « Il n'y aurait plus d'incendies de batterie car elle est à base d'eau. À l'avenir, si des pénuries de matériaux sont prévues, le prix des batteries lithium-ion augmentera. Si nous avons cette alternative batterie, nous pouvons nous tourner vers cette chimie, où l'approvisionnement est beaucoup plus stable car nous pouvons les fabriquer ici aux États-Unis et les matériaux pour les fabriquer sont ici."

Elle a expliqué que les batteries aqueuses se composent d'une cathode, d'un électrolyte et d'une anode. Les cathodes et les anodes sont des polymères capables de stocker de l'énergie et l'électrolyte est de l'eau mélangée à des sels organiques. L'électrolyte est la clé de la conduction ionique et du stockage d'énergie grâce à ses interactions avec l'électrode. "Si une électrode gonfle trop pendant le cyclage, elle ne peut pas très bien conduire les électrons et vous perdez toutes les performances. Je pense qu'il y a une différence de 1 000 % dans la capacité de stockage d'énergie, selon le choix de l'électrolyte en raison des effets de gonflement. "

Selon leur article, les polymères radicaux redox-actifs non conjugués (électrodes) sont des candidats prometteurs pour les batteries aqueuses sans métal en raison de la tension de décharge élevée des polymères et de la cinétique redox rapide. La réaction est complexe et difficile à résoudre en raison du transfert simultané d'électrons, d'ions et de molécules d'eau.

"La théorie et l'expérience travaillent souvent en étroite collaboration pour comprendre ces matériaux. L'une des nouvelles choses que nous faisons informatiquement dans cet article est que nous chargeons l'électrode à plusieurs états de charge et voyons comment l'environnement réagit à cette charge", a déclaré Tabor. a dit.

"Nous aimerions étendre nos simulations aux futurs systèmes. Nous devions faire confirmer notre théorie sur les forces qui entraînent ce type d'injection d'eau et de solvant", a-t-il ajouté. "Avec cette nouvelle technologie de stockage d'énergie, il s'agit d'une avancée vers les batteries sans lithium. Nous avons une meilleure image au niveau moléculaire de ce qui fait que certaines électrodes de batterie fonctionnent mieux que d'autres, et cela nous donne des preuves solides de la direction à prendre dans la conception des matériaux. ."

En octobre dernier, nous parlions à nos lecteurs d'EnerVenue, une entreprise qui fabrique une batterie nickel-hydrogène avec une durée de vie extrêmement longue de 30 ans. Ils ne sont pas destinés à un usage automobile mais sont plutôt optimisés à des fins de stockage d'énergie. La société offre aux développeurs de stockage sur batterie un avantage unique. L'entreprise garantit que ses batteries n'auront pas plus de 12% de réduction de capacité de stockage d'énergie pendant 20 ans. La durée de vie de la batterie EnerVenue est de 30 ans et 30 000 cycles de charge/décharge.

Le 28 mars, la société a annoncé qu'elle construirait une nouvelle usine de 1 million de pieds carrés dans le comté de Shelby, Kentucky, situé juste à l'est de Louisville. La première phase du projet fournira un gigawattheure de production annuelle. EnerVenue prévoit d'investir plus d'un milliard de dollars pour atteindre plus de 20 gigawattheures par an sur ses sites de fabrication nationaux au cours des phases suivantes.

"La localisation de la gigafactory d'EnerVenue dans le Kentucky est une victoire pour le Commonwealth", a déclaré le gouverneur Andy Beshear. "Notre direction a donné la priorité à la création d'emplois de haute qualité dans la région et c'est encore un autre exemple de ces efforts qui portent leurs fruits."

La nouvelle usine devrait créer 450 emplois à temps plein au cours de la première phase de sa rampe de production. Le comté de Shelby a offert à EnerVenue un généreux ensemble d'incitations à long terme comprenant des remises d'impôts fonciers et sur les salaires totalisant 20 millions de dollars sur une période de 25 ans, ce qui est proportionnel à l'important investissement local de l'entreprise. L'État du Kentucky a également offert à EnerVenue plus de 10,3 millions de dollars en incitations fiscales pour la première phase de la rampe de l'entreprise. Les remboursements d'impôts aideront à soutenir la croissance dans le comté et à encourager le développement futur à mesure que la gigafactory se développe et crée des emplois supplémentaires.

EnerVenue affirme qu'elle continue de voir la demande s'accélérer pour ses dispositifs de stockage d'énergie propre sûrs, durables et polyvalents. Il a actuellement des engagements de plus de 7 GWh de capacité.

« Alors que l'intérêt des clients pour la technologie de stockage d'EnerVenue monte en flèche, nous sommes ravis d'augmenter considérablement la production de batteries avec notre nouvelle gigafactory ultramoderne dans le comté de Shelby », a déclaré Jorg Heinemann, PDG d'EnerVenue. "A la suite d'un processus de vérification à l'échelle nationale, le Kentucky est apparu comme la solution idéale pour construire notre nouvelle installation. Les gouvernements des États et des comtés se sont engagés à créer des emplois dans la fabrication et l'énergie propre dans la région, et nous sommes impatients de travailler avec eux alors que nous développons nos opérations. ." La nouvelle usine devrait commencer la production d'ici la fin de cette année.

EnerVenue a récemment lancé la deuxième génération de sa technologie de batterie grand format - qu'elle appelle Energy Storage Vessels - qui permet des configurations plus évolutives et personnalisables. La société soutient ses produits avec une garantie d'assurance de capacité qui offre aux clients une garantie prolongée simple de 20 ans/20 000 cycles qui promet que les appareils conserveront 88 % ou plus de leur capacité nominale pendant la période de garantie.

"Pendant des années, le marché du stockage stationnaire a demandé une simple garantie de capacité à long terme", déclare Randy Selesky, directeur des revenus d'EnerVenue. "Capacity Assurance offre la meilleure promesse de l'industrie qui complète la technologie robuste d'EnerVenue et offre à nos partenaires à la fois la confiance opérationnelle et la sécurité contractuelle."

Voici une prédiction CleanTechnica directement de la C Suite au dernier étage de notre tour de bureaux en verre et chrome. D'ici 10 ans, la batterie lithium-ion telle que nous la connaissons sera devenue une relique, ne convenant qu'à un affichage au Smithsonian. Nous ne pouvons pas dire avec certitude quelles technologies de batterie seront utilisées d'ici là, mais nos petits-enfants seront émerveillés lorsque nous leur dirons que nous avions besoin de 40 minutes pour recharger nos voitures électriques et que les prix des batteries étaient en les centaines de dollars par kWh.

Les batteries à eau ou les batteries à hydrogène feront-elles partie de ce futur ? Ne pariez pas contre.

Steve écrit sur l'interface entre la technologie et la durabilité depuis son domicile en Floride ou n'importe où ailleurs où la Force pourrait le conduire. Il est fier d'être "réveillé" et ne se soucie pas vraiment de savoir pourquoi le verre s'est cassé. Il croit passionnément à ce que disait Socrate il y a 3000 ans : "Le secret du changement est de concentrer toute votre énergie non pas sur la lutte contre l'ancien mais sur la construction du nouveau."

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