L'avenir prometteur du stockage de l'énergie : 7 projets de recherche en cours que vous devriez connaître

L'un des moyens que nous recommandons pour encourager la prolifération des prosommateurs d'énergie a souligné l'importance d'une technologie efficace de stockage de l'énergie pour la durabilité des réseaux électriques décentralisés et, par conséquent, des énergies renouvelables.

Pour améliorer la situation actuelle des systèmes de stockage existants, des études pertinentes doivent être menées, notamment sur la réinvention et la modification des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS). Ces dernières années, les BESS se sont avérés être idéalement compatibles avec les systèmes de réseaux intelligents. 

Ce que cela signifie pour l'avenir de la durabilité énergétique et les objectifs de neutralité climatique de l'UE, c'est que les batteries de stockage sont sacro-saintes en raison de leur accessibilité et de leur prix abordable. Dans ce billet, nous abordons certains des projets de recherche en cours sur le stockage de l'énergie :

1. BAT4EVER

Lors des séquences de charge et de décharge continues, les batteries subissent des micro-dommages et des pertes de matière. Ce phénomène est une certitude, et la seule façon de maintenir les batteries malgré ce défaut est de faire en sorte que les batteries se guérissent elles-mêmes. L'objectif de BAT4EVER est de rendre cette possibilité possible.

Le programme de recherche sur le stockage de l'énergie, qui est l'un des six projets de recherche Battery 2030+, a été lancé et est coordonné par la Vrije Universiteit Brussel (VUB), en Belgique, afin d'inventer des batteries à ultra-haute performance, d'apporter des technologies révolutionnaires à l'écosystème européen des batteries et d'encourager le leadership européen futur sur les marchés actuels et les applications émergentes. 

BAT4EVER jusqu'à présent

Le programme de recherche sur le stockage de l'énergie a été lancé en septembre 2020 et doit s'achever en août 2023. Jusqu'à présent, les réalisations remarquables suivantes ont été accomplies :

• Des liquides ioniques ont été inclus avec succès dans les gels ioniques ayant une capacité d'auto-guérison.
• Des électrodes de cathode avec un matériau d'enveloppe ont été rendues productibles. 
• Les polymères pour les anodes auto-cicatrisantes ont été optimisés, et les premiers tests électrochimiques sur des cellules arbitraires ont été réalisés.

À l'heure actuelle, des électrodes cathodiques avec un matériau d'enveloppe ont été produites et doivent être optimisées. Les processus d'optimisation et de mise à l'échelle sont encore en cours.

Les batteries de stockage capables de se réparer elles-mêmes font partie des besoins essentiels de l'écosystème énergétique à l'heure actuelle, et cette possibilité dépend du succès de cette recherche.

2. Programme d'accélération de l'interface génome-matériaux de la batterie (BIG-MAP)

BIG-MAP, un autre projet de recherche sur le stockage d'énergie de Battery 2030+, a été lancé et supervisé par la Danmarks Tekniske Universitet DTU, au Danemark, afin d'introduire des méthodes d'accélération innovantes et d'améliorer la découverte et l'invention de batteries grâce à l'intelligence artificielle (IA). En résumé, la recherche vise à contribuer à décupler la production de batteries à ultra-haute performance.

Le principal objectif de BIG-MAP est de créer un laboratoire "autonome" capable de concevoir et de synthétiser des interfaces et des matériaux de batterie nouveaux et améliorés.

BIG-MAP jusqu'à présent

Deux ans après le lancement du projet de recherche sur le stockage de l'énergie, les objectifs spécifiques nécessaires pour atteindre le but ont été identifiés :

• Développement des modèles scientifiques et technologiques pour la découverte rapide de batteries. 
• Mise en œuvre d'initiatives visant à garantir une bonne utilisation des données de projet dans l'ensemble de la chaîne de valeur de la découverte de batteries. 
• Tendre la main à la communauté des fabricants de batteries tout au long de la chaîne de valeur des batteries pour accélérer le développement des batteries dans l'UE.

Un modèle, FullProfApp, a été développé pour atteindre le premier objectif. À la fin de la recherche, le monde aura bénéficié d'un moyen innovant d'accélérer la prolifération de batteries de stockage améliorées. 

3. HIDDEN

Le troisième projet de recherche sur le stockage de l'énergie de Batterie 2030+, HIDDEN, tout comme BAT4EVER, a été conceptualisé et est suivi par le Centre de recherche technique VTT de Finlande, en Finlande, afin de développer des processus d'autoréparation pour les batteries. 

En outre, Hidden vise à battre la mesure dans laquelle la densité des batteries Li-ion peut être augmentée de 50% dans les batteries Li-métal. Les batteries ayant une densité plus élevée ont une durée de vie plus longue que celles ayant une densité plus faible. L'implication de ces objectifs est la production de batteries auto-réparatrices de petite taille qui peuvent fonctionner longtemps.

HIDDEN Jusqu'à présent

44 % des émissions de carbone en Europe proviennent des transports, dont 27 % des voitures. Avec les batteries Li-ion dans les voitures, ces émissions sont considérablement réduites. Cependant, les batteries Li-ion souffrent de la croissance des dendrites, ce qui réduit leur durée de vie. HIDDEN vise à résoudre ce problème en réduisant la croissance des dendrites grâce au modèle qui a été développé. 

4. INSTABAT

INSTABAT est une recherche en cours sur le stockage de l'énergie, suivie par le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, en France. Il a été lancé pour développer des techniques qui aideront à surveiller les paramètres clés d'une cellule de batterie Li-ion ; développer des indicateurs d'état de charge, de santé, de puissance, d'énergie et de sécurité plus précis.

L'INSTABAT espère y parvenir en développant des technologies et des fonctionnalités de détection intelligentes qui sont intégrées dans une cellule de batterie et peuvent lire et signaler des paramètres tels que la température, le flux thermique, la pression, la contrainte, la concentration et la distribution du lithium, la concentration et la distribution du CO2, l'impédance absolue et la polarisation. 

À l'issue de cette recherche, les propriétaires de batteries de stockage auront été en mesure de surveiller efficacement l'état de leurs batteries afin de prendre les mesures pertinentes pour corriger le rectifiable. En outre, cette recherche permet également d'optimiser la durée de vie et les performances des batteries en aidant les propriétaires de batteries à prévenir d'éventuelles défaillances.

5. SENSIBAT

SENSIBAT, créé par le centre de recherche technologique d'Ikerlan, en Espagne, partage un objectif commun avec INSTABAT. Outre la mise au point de technologies de détection pour surveiller l'état des cellules des batteries Li-ion, la recherche sur le stockage de l'énergie vise également à atteindre la capacité d'auto-guérison des batteries Li-ion en étudiant la recyclabilité des cellules et en réalisant des analyses coûts-avantages pour les batteries équipées de ces capteurs de surveillance. Un autre objectif majeur de la recherche est l'intégration du capteur développé dans les cellules de batteries à poche 1Ah et 5Ah.

Le résultat de cette recherche permettra non seulement de surveiller et d'entretenir de près les batteries de stockage, mais aussi de mettre en œuvre une capacité d'autoréparation ainsi qu'une meilleure découverte des matériaux. 

SENSIBAT jusqu'à présent

SENSIBAT a pu intégrer des capteurs permettant d'estimer les performances électrochimiques des cellules de batterie.

En outre, la production des capteurs de niveau 1 a commencé et devrait être finalisée d'ici la première moitié de la durée de la recherche.

6. SPARTACUS

SPARTACUS est le revers de la médaille de l'INSTABAT. Il s'agit d'une recherche dont l'objectif global est d'accroître la sensibilisation à la situation des batteries et, par conséquent, d'améliorer leur entretien. La méthode qu'apporte SPARTACUS est cependant légèrement différente. Les capteurs développés dans le cadre de cette recherche sur le stockage de l'énergie détectent les mécanismes de dégradation et de défaillance juste avant une perte de performance. Cette fonctionnalité peut être comparée au signal "batterie faible" que vos gadgets vous envoient pour vous inciter à prendre la prochaine mesure nécessaire. 

Les avantages de cette recherche sont les suivants :

• Les batteries peuvent fonctionner pendant plusieurs vies. 
• Système avancé de gestion de la batterie. 

7. Batteries Green REdox floW haute performance abordables (HIGREEW) 

HIGREEW vise à développer et à valider des batteries avancées REdox floW. La recherche, qui a débuté en novembre 2019 et est suivie par le Centro De Investigacion Cooperativa De Energias Alternativas Fundacion, Cic Energigune Fundazioa, en Espagne, espère parvenir à des batteries de stockage basées sur un nouvel électrolyte organique hydrosoluble et peu coûteux pour une densité énergétique et une longévité élevées. 

Objectifs de HIGREEW

• Définition des spécifications
• Optimisation des matériaux et des composants
• Conception et ingénierie des piles
• Prototype de batterie 

Le succès de cette recherche permettra de développer des batteries plus durables sur le plan environnemental, avec des densités de puissance et d'énergie plus importantes, tout en offrant une durée de vie plus longue.

CONCLUSION 

La recherche est l'épine dorsale de l'innovation. Malgré la diversité de leurs objectifs, les études présentées dans ce billet ont toutes un but commun : la durabilité des énergies renouvelables. Les succès de ces études auront un impact positif considérable sur les objectifs de décarbonisation de l'UE.

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