Les batteries air-air offrent une autonomie de plus de 1 km. Défaut? Ils sont jetables.

Il y a quelques jours, nous avons évoqué "l'ingénieur inventif", "le père de huit enfants", "le vétéran de la marine" qui "a inventé des batteries qui utilisaient de l'aluminium et un électrolyte mystérieux". Nous avons trouvé le développement du sujet peu fiable - également grâce à la source, le Daily Mail - mais le problème doit être complété. Si les Britanniques avaient affaire à des batteries aluminium-air, alors elles ... existent vraiment et peuvent vraiment offrir une autonomie de milliers de kilomètres.

L'inventeur, décrit par le Daily Mail, "le père de huit enfants", a été présenté comme quelqu'un qui a créé quelque chose de complètement nouveau (un électrolyte non toxique) et est déjà en pourparlers pour vendre son idée. Parallèlement, le thème des cellules aluminium-air est développé depuis plusieurs années.

Mais commençons par le tout début :

table des matières

• Batteries à air en aluminium - Vivre vite, mourir jeune
  • Tesla Model 3 Long Range avec une réserve de marche de 1+ km ? Peut être fait
  • Batteries aluminium/air Alcoa et Phinergy - encore jetables mais bien pensées
  • Résumé ou pourquoi nous avons critiqué le Daily Mail

Les batteries aluminium-air utilisent la réaction de l'aluminium avec les molécules d'oxygène et d'eau. Dans une réaction chimique (les formules peuvent être trouvées sur Wikipedia), de l'hydroxyde d'aluminium est formé et, finalement, le métal se lie à l'oxygène pour former de l'alumine. La tension chute assez rapidement, et lorsque tout le métal a réagi, la cellule cesse de fonctionner. Contrairement aux batteries lithium-ion, Les cellules air-air ne peuvent pas être rechargées ou réutilisées..

Ils sont jetables.

Oui, c'est un problème, mais les cellules ont une caractéristique très importante : densité gigantesque d'énergie stockée par rapport à la masse... Cela revient à 8 kWh/kg. Pendant ce temps, le niveau actuel des meilleures cellules lithium-ion est de 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range avec une réserve de marche de 1+ km ? Peut être fait

Regardons ces chiffres : 0,3 kWh/kg pour les meilleures cellules au lithium modernes contre 8 kWh/kg pour les cellules en aluminium - le lithium est presque 27 fois pire! Même si l'on prend en compte qu'expérimentalement, les batteries aluminium-air atteignaient une densité de "seulement" 1,3 kWh/kg (source), c'est quand même plus de quatre fois mieux que celle des cellules lithium !

Vous n'avez donc pas besoin d'être un grand calculateur pour comprendre cela avec la batterie Al-air Tesla Model 3 Long Range il atteindra près de 1 km sur batterie au lieu des 730 km actuels pour le lithium-ion... Ce n'est pas beaucoup moins que Varsovie à Rome, et moins que Varsovie à Paris, Genève ou Londres !

Malheureusement, avec les cellules lithium-ion, après avoir parcouru 500 kilomètres avec Tesla, nous le connectons au chargeur pendant le temps suggéré par la voiture et continuons. Lors de l'utilisation de cellules Al-air, le conducteur devra se rendre à une station où la batterie devra être remplacée. Ou ses modules individuels.

Et bien que l'aluminium soit bon marché en tant qu'élément, le fait de devoir cuire l'élément à partir de zéro à chaque fois annule efficacement les gains des gammes supérieures. La corrosion de l'aluminium est également un problème qui se produit même lorsque la batterie n'est pas utilisée, mais ce problème a été résolu en gardant l'électrolyte dans un récipient séparé et en le pompant lorsqu'une batterie aluminium-air est requise.

Phinergy a proposé ceci :

Batteries aluminium/air Alcoa et Phinergy - encore jetables mais bien pensées

Les batteries à air sont prêtes à l'emploi commercial eh bien, ils sont même utilisés dans des applications militaires. Ils ont été créés par Alcoa en partenariat avec Phinergy. Dans ces systèmes, l'électrolyte se trouve dans un conteneur séparé et les cellules individuelles sont des plaques (cartouches) insérées dans leurs compartiments par le haut. On dirait:

Batterie d'avion (aluminium-air) de la société israélienne Alcoa. Notez le tube sur le côté de la pompe à électrolyte Alcoa (c)

La batterie est démarrée en pompant de l'électrolyte à travers les tubes (probablement par gravité, puisque la batterie agit comme une sauvegarde). Pour charger la batterie, vous retirez les cartouches usagées de la batterie et en insérez de nouvelles.

Ainsi, le propriétaire de l'engin emportera avec lui le système lourd pour l'utiliser un jour si besoin. Et lorsque le besoin s'en fait sentir, la voiture doit être remplacée par une personne ayant les qualifications appropriées.

Par rapport aux piles lithium-ion, les avantages des piles aluminium-air sont des coûts de production inférieurs, l'absence de cobalt et des émissions de dioxyde de carbone réduites pendant la production. L'inconvénient est l'utilisation unique et la nécessité de recycler les cartouches usagées :

Résumé ou pourquoi nous avons critiqué le Daily Mail

Les piles à combustible aluminium-air (Al-air) existent déjà, sont parfois utilisées et ont fait l'objet de travaux assez intensifs depuis une dizaine d'années. Cependant, en raison de la densité d'énergie croissante des cellules lithium-ion et de la possibilité de leur recharge répétée, le sujet s'est estompé - en particulier dans l'industrie automobile, où le remplacement régulier de millions de batteries est une tâche vertigineuse..

Nous soupçonnons que l'inventeur décrit par le Daily Mail n'a probablement rien inventé, mais a construit lui-même la cellule aluminium-air. Si, comme il le décrit, il a bu de l'électrolyte lors de démonstrations, il a dû utiliser de l'eau pure à cette fin :

> Le père de huit enfants a inventé la batterie 2 km ? Mmm, oui, mais non 🙂 [Daily Mail]

Le plus gros problème avec les batteries aluminium-air n'est pas qu'elles n'existent pas - elles existent. Le problème avec eux, ce sont les coûts ponctuels et les coûts de remplacement élevés. Investir dans une telle cellule perdra tôt ou tard un sens économique par rapport aux batteries lithium-ion, car la "charge" nécessite une visite à l'atelier et un ouvrier qualifié.

Il y a environ 22 millions de voitures en Pologne. Selon l'Office central des statistiques de Pologne (GUS), nous parcourons en moyenne 12,1 1 kilomètres par an. Ainsi, si l'on suppose que les batteries aluminium-air seront remplacées en moyenne tous les 210 kilomètre (pour un calcul simplifié), chacune de ces voitures devrait se rendre au garage 10 fois par an. Chacune de ces voitures a visité le garage tous les XNUMX jours en moyenne.

603 voitures attendent des batteries CHAQUE JOUR., aussi le dimanche ! Mais un tel remplacement nécessite une aspiration d'électrolyte, le remplacement des modules, la vérification de tout cela. Quelqu'un devra également récupérer ces modules usagés dans tout le pays afin de les traiter plus tard.

Comprenez-vous maintenant d'où viennent nos critiques ?

Note éditoriale www.elektrowoz.pl : L'article susmentionné du Daily Mail indique qu'il s'agit d'une "pile à combustible" et non d'une "batterie". Cependant, pour être honnête, il faut ajouter que «les piles à combustible « relèvent de la définition d'« accumulateur » valable en Pologne. (voir, par exemple, ICI). Cependant, alors qu'une batterie aluminium-air peut (et doit) être appelée pile à combustible, une batterie lithium-ion ne peut pas être appelée ainsi.

Une pile à combustible fonctionne sur le principe de substances fournies de l'extérieur, comprenant souvent de l'oxygène, qui réagit avec un autre élément pour former un composé et libérer de l'énergie. Ainsi, la réaction d'oxydation est plus lente que la combustion, mais plus rapide que la corrosion normale. Pour inverser le processus, un type d'appareil complètement différent est souvent nécessaire.

En revanche, dans une batterie lithium-ion, les ions se déplacent entre les électrodes, il n'y a donc pas d'oxydation.

Note 2 à l'édition www.elektrowoz.pl : le sous-titre « vivre intense, mourir jeune » est tiré d'une des études sur ce sujet. Nous aimons cela car il décrit les spécificités des cellules à air en aluminium.

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