Batterie redox vanadium

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche

Batterie vanadium redox
Image illustrative de l’article Batterie redox vanadium
Schéma d'une batterie redox vanadium
Caractéristiques
Énergie/Poids 10 à 20 Wh/kg
Énergie/Volume 15 à 25 Wh/ℓ
Rendement charge-décharge 75−80 %
Durée de vie 10-20 ans
Nombre de cycles de charge >10 000 cycles
Tension nominale par élément 1,15−1,55 V

Généralités[modifier | modifier le code]

Une batterie redox vanadium (ou batterie à oxydoréduction au vanadium), est un type de batterie rechargeable à flux qui utilise le vanadium dans différents états d'oxydation pour stocker l'énergie potentielle chimique. Un brevet allemand de batterie à flux au chlorure de titane avait déjà été enregistré et accepté en 1954, mais la plupart des développements ont été réalisés par les chercheurs de la NASA dans les années 70.

L'utilisation du vanadium avait déjà été suggérée, mais la première démonstration réelle et le développement commercial de toutes les batteries vanadium à flux travaillant avec une solution d'acide sulfurique ont été réalisés par Maria Skyllas-Kazacos et collaborateurs à l'université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie.

La forme actuelle (électrolytes à l'acide sulfurique) a été brevetée par l'université de Nouvelle-Galles du Sud en 1989[1].

Principe[modifier | modifier le code]

Principe de fonctionnement

Les batteries à flux stockent l'électricité et la génèrent par réaction d'oxydoréduction. Elles présentent deux compartiments (cellules de puissance) séparés par une membrane échangeuse de protons, où sont plongés des collecteurs de courant (électrodes). Cette membrane permet l'échange de protons entre les deux compartiments anodique et cathodique, où les solutions électrolytiques sont susceptibles d'être réduites et oxydées.

Les deux électrolytes liquides sont basés sur le vanadium :

  • la demi cellule positive contient des ions VO2+ et VO2+ ;
  • la demi cellule négative contient des ions V3+ et V2+.

Les électrolytes peuvent être préparés par différents procédés. Par exemple, du pentaoxyde de vanadium (V2O5) peut être dissous dans l'acide sulfurique (H2SO4), donnant une solution fortement acide.

Le vanadium existant dans 4 états d'oxydation, des batteries avec un seul élément électroactif, au lieu de deux, peuvent être fabriquées.

Principaux avantages[modifier | modifier le code]

2017-fr.wp-orange-source.svg
Cette section ne cite pas suffisamment ses sources (janvier 2019)
Pour l'améliorer, ajoutez des références vérifiables [comment faire ?] ou le modèle {{Référence nécessaire}} sur les passages nécessitant une source.

Les principaux avantage de cette technologie sont :

  • la capacité est augmentable à volonté, simplement en utilisant des réservoirs de plus en plus grands,
  • la batterie peut être laissée déchargée pour de longues périodes sans se dégrader,
  • elle peut aussi être rechargée en remplaçant l'électrolyte si aucune source d'énergie n'est disponible pour la charger. Cette batterie permet ainsi un rechargement rapide par remplacement de l'électrolyte grâce à une pompe, ou un rechargement lent, par branchement à une prise,
  • si les électrolytes sont mélangés accidentellement, la batterie ne souffre d'aucun dommage irréversible.

Principaux désavantages[modifier | modifier le code]

2017-fr.wp-orange-source.svg
Cette section ne cite pas suffisamment ses sources (janvier 2019)
Pour l'améliorer, ajoutez des références vérifiables [comment faire ?] ou le modèle {{Référence nécessaire}} sur les passages nécessitant une source.

Les inconvénients sont :

  • le ratio énergie/volume est relativement faible ,
  • plus complexe que les batteries standards.

Applications[modifier | modifier le code]

La capacité importante de ces batteries les rend bien adaptées aux applications nécessitant des stockages importants, une réponse à un pic de consommation, ou un lissage de la production de sources variables comme les centrales solaires ou éoliennes.

La faible autodécharge et la maintenance limitée ont mené à leur adoption dans certaines applications militaires[2].

Ces batteries permettant de répondre rapidement à la demande, elles peuvent aussi être employées dans les applications ASI (alimentation sans interruption) où elles remplacent les batteries plomb-acide ou les groupes électrogènes.

Références[modifier | modifier le code]