Batterie aluminium-soufre pour le stockage à petite échelle à 8,99 $/kWh

Batterie aluminium-soufre pour le stockage à petite échelle à 8,99 $/kWh

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Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont développé une batterie composée de deux électrodes en aluminium et en soufre, et d'un électrolyte à sel fondu placé entre elles. Ils ont déclaré que les électrodes de soufre avec une charge élevée de 12,0 mg cm2 peuvent maintenir une capacité élevée de 520 mAh g–1 sur 100 cycles à 5 °C.

Une équipe de recherche dirigée par le Massachusetts Institute of Technology a développé un nouveau type batterie aluminium-soufre qui est censé être résistant aux courts-circuits des dendrites.

« La batterie est destinée à des applications de stockage d'énergie stationnaires à petite échelle », a déclaré le chercheur Donald R. Sadoway. « La commercialisation est en cours chez la startup américaine Avanti Battery Company. »

Les dendrites sont de minuscules protubérances en forme d'aiguilles qui peuvent se développer à l'intérieur d'une batterie et provoquer une série d'effets indésirables, y compris, dans le pire des cas, une panne complète de la batterie et même des incendies.

La batterie est basée sur deux électrodes en aluminium et en soufre et un électrolyte à sel fondu placé entre elles. L'électrolyte était composé de chlorure de sodium (NaCl), de chlorure de potassium (KCl) et de chlorure d'aluminium (AlCl 3 ) et a été préparé avec des niveaux élevés d'AlCl3 .

« Nous démontrons que ces composés sont essentiels pour soutenir l'électrodéposition ultra-rapide de l'aluminium (charge cellulaire) tout en modifiant la formation de dendrites », ont déclaré les scientifiques, faisant référence aux trois composés.

Ils sont extrêmement bon marché et abondants par rapport au lithium, au nickel, au cobalt et au graphite utilisés dans les batteries lithium-ion.

« Le sel de chloro-aluminate que nous avons choisi a essentiellement éliminé les dendrites, tout en permettant une charge très rapide », a expliqué Sadoway. « Nous avons fait des expériences avec des taux de charge très élevés, en moins d'une minute, et nous n'avons jamais perdu de cellules à cause d'un court-circuit des dendrites. »

Les chercheurs ont déclaré que les électrodes en soufre avec une charge élevée de 12,0 mg cm 2 peuvent maintenir une capacité élevée de 520 mAh g –1 pendant plus de 100 cycles à 5 °C.

« Nous attribuons l'accessibilité complète de la capacité de l'électrode à la tension superficielle avantageusement faible de la masse fondue de chloroaluminate », ont-ils déclaré.

« Notre batterie présente un double avantage économique. Tout d’abord, étant donné la grande abondance de tous les composants, aluminium, soufre, NaCl, KCl et AlCl 3, le coût estimé au niveau des cellules de notre batterie Al-S est aussi bas que 8,99 $ par kWh, ce qui représente 12 à 16 % de celui des batteries lithium-ion actuelles », a déclaré l'universitaire. « Nous démontrons également que l’utilisation d’aluminium de mauvaise qualité (par exemple, du papier d’emballage alimentaire) dans l’électrode négative n’entraîne pas de dégradation notable des performances de la cellule. »

L'équipe de recherche comprenait des membres de l'Université de Pékin, de l'Université du Yunnan, de l'Université de technologie de Wuhan, de l'Université de Louisville, du Laboratoire national d'Oak Ridge et de l'Université de Waterloo.