La batterie Zinc/Air

En attendant la disponibilité de batteries Aluminium/Air prometteuses, et entre la batterie lithium-ion et Lithium-Sulfure, il y a les batteries Zinc/Air. Un "entre deux" très intéressant...

A travers cet article, c'est donc l'occasion de faire le point sur cette technologie de batterie que je n'avais pas encore abordée jusqu'à maintenant.

Tout comme les autres technologies de batterie, le Zinc/Air - ou plutôt le Zinc-Oxygène - avait fait l'objet dans le passé de très nombreuses recherches. L'énergie spécifique de l'électrochimie du Zinc-Oxygène est en effet bien plus importante que la technologie du moment, le lithium-ion: jusqu'à 1370 Wh/kg pour le Zinc-Oxygène, à comparer aux 385 Wh/kg du lithium-ion, soit environ 4 fois plus.

Le Zinc-Oxygène posait plusieurs soucis:

  • pas de catalyseur d'air stable pour la conversion de l'oxygène en hydroxyde en phase de décharge et pour la réaction inverse lors de la charge
  • l'électrode en Zinc était très sensible à l'oxydation par l'air ce qui occasionnait une auto-décharge importante
  • l'électrolyte lui-même étant exposé au flux d'air nécessaire au fonctionnement de la batterie, il finissait par disparaitre par évaporation
  • et enfin les autres gaz présents dans l'air, comme le CO2, agissaient comme des "contaminants"

Les batteries Zinc-Oxygène étaient donc jusqu'à il y a peu des batteries primaires, donc à usage unique, et non pas des batteries secondaires, donc rechargeables. Elles n'étaient pas cyclables, ou très peu.

Mais l'intérêt pour une batterie Zinc-Oxygène étant manifestement très important, pour les raisons suivantes:

  • le Zinc est présent en abondance sur terre et il est très peu cher, ce n'est pas un élément classé dans les "terres rares"
  • il est beaucoup plus léger que le lithium
  • le Zinc se transforme en oxyde de Zinc, il n'est pas dangeureux, ne cause pas de feu au contraire du lithium qui réagit très dangeureusement à l'air et à l'eau
  • il est aisément recyclable, ce qui par voie de conséquence permet de créer des batteries entièrement recyclables

Les recherches ont donc été poursuivies et il y a environ 18 mois, de véritables sauts technologiques ont été accomplis, apportant les solutions aux soucis relatés plus haut, par des sociétés qui déposent un certain nombre de brevets comme:

Oui... Encore une fois, elles sont toutes américaines... Excepté pour Phinergy, société israélienne, dont j'ai déjà parlé dans un de mes articles précédents (au sujet de la batterie Aluminium/Air)

Le résultat, c'est qu'aujourd'hui, le Zinc-Oxygène est une techonologie maitrisée, rechargeable, peu chère comparativement au lithium-ion (facteur 3), avec des débouchés commerciaux et des domaines d'application d'importance: de la simple pile bouton pour dispositifs pour mal-entendants jusqu'aux dispositifs de lissage des pointes de consommation au niveau des grands postes de transformation électrique, en passant par l'aviation, les véhicules électriques, et le stockage stationnaire dans le résidentiel (intéressant pour l'auto-consommation par exemple, d'une production électrique d'origine solaire photovoltaïque).

Les batteries Zinc-Oxygène disponibles en ce moment proposent une énergie spécifique de 400 Wh/kg, soit 2.5 fois plus que le lithium-ion environ, et là je fais la comparaison par rapport à ma référence favorite qui est la batterie lithium-ion de la Tesla.

Autrement dit, notre Tesla pourrait rouler 1250 km (selon le cycle NEDC) au lieu de 500! Dans la réalité, elle pourrait parcourir 1000 km au lieu de 400.

Autres points très positifs, leur profondeur de décharge peut atteindre 95%, alors que le lithium-ion est limité à 80%. Enfin, certaines des sociétés citées ci-dessus proposent des batteries Zinc-Oxygène d'une durée de vie garantie de 30 ans: elles sont en effet données pour 10000 cycles, en comparaison des 1000 à 1500 cycles du lithium-ion!

La technologie Zinc-Oxygène est donc belle et bien là, mature, fonctionnelle, sécurisée, et peu chère. Là, aux USA... Comme d'habitude...

Il serait bon que les constructeurs automobiles intègrent cette technologie dans les véhicules électriques en lieu et place de tout miser sur le lithium-ion. Car plus je regarde l'état des technologies de batterie matures, plus je me dis que c'est une erreur stratégique de continuer à sortir des véhicules électriques en utilisant exclusivement le lithium-ion, incontestablement en fin de vie. Cela fera sans doute l'objet d'un prochain article sur mon blog, d'ailleurs.

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Commentaires

1. Le mercredi 27 mai 2015, 15:12 par Hervé

Une entreprise française est en cours de finalisation du projet mais les investisseurs ne se bousculent pas pour investir ni même l'état qui préfère garder SAFT en vie.
Dés que le contenant sera valide des tests pourrait commencer. On pourra en reparler dans 3 à 5 ans.

2. Le mardi 23 février 2016, 09:47 par Azert

Une petite coquille je pense ? comme j'y comprend pas grand chose souvent.
"lithium-ion : jusqu'à 1370 Wh/kg, à comparer aux 385 Wh/kg du lithium-ion."
où est le zinc-air, je suppose 1370wh/kg.

Peut on fabriquer des zinc-air diy ?
Quelle est le produit le plus proche de la commercialisation, au meilleur rapport qualité prix pour usage domestique stockage solaire, stationnaire.

Merci pour cette synthèse. J'en prend référence pour le zinc air.

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