Source : epfl.ch
Les batteries à flux redox (RFB) sont des batteries rechargeables, qui sont généralement basées sur deux électrolytes liquides. Ces électrolytes contiennent les espèces redox sous forme de sels dissous, porteurs de la charge électrique. Un RFB est composé d'une cellule électrochimique centrale (ou stack) et de deux réservoirs de stockage contenant chacun un des électrolytes. Lors du fonctionnement de la batterie, les électrolytes sont dirigés des réservoirs de stockage vers la cellule électrochimique, où se produisent les échanges d'électrons puis retournent vers le réservoir de stockage. Ainsi, la batterie est progressivement chargée ou déchargée au fur et à mesure de la conversion des électrolytes.
Différents sels peuvent être utilisés comme espèces actives redox dans les électrolytes, dont la nature peut varier considérablement allant d'une base métallique à une base organique. De plus, il est théoriquement possible d'assembler n'importe quel couple redox positif à n'importe quel couple négatif, ce qui donne une grande variété de chimies RFB. L'un des tout premiers développés fut le RFB Fe/Cr, étudié à la NASA dans les années 1970. Cependant, le RFB le plus courant et le plus avancé actuellement est le RFB dit « tout vanadium » (ou VRFB). Dans cette batterie, le même métal, le vanadium, est utilisé dans chaque électrolyte. Son principe de fonctionnement est bien expliqué dans le film Youtube ci-dessous.
L'un des principaux avantages de ces batteries particulières, par rapport à d'autres, est qu'elles ont une capacité énergétique indépendante de leur puissance de sortie. Cette différence significative est une conséquence directe de leur nature liquide. En effet, alors que la taille et le nombre de cellules dictent la puissance de sortie, la taille des réservoirs d'électrolyte – c'est-à-dire le volume des électrolytes – détermine la capacité énergétique de la batterie. Ce découplage permet une plus large gamme d'applications. De plus, elles sont intrinsèquement plus sûres que les autres batteries et ont une longue durée de vie, sans nécessiter beaucoup d'entretien. Leur principal inconvénient est leur densité d'énergie relativement faible, ce qui signifie qu'ils occupent un volume assez important.
Les RFB sont désormais disponibles dans le commerce, par exemple chez les fournisseurs suivants :
Gildemeister – Cellstrom(tout vanadium)
Redflow(bromure de zinc)
ViZn(zinc-fer)
Imergie(tout vanadium)
UniEnergy Technologies(tout vanadium)
Puissance Rongke(tout vanadium)
En raison de leur polyvalence, les RFB peuvent être utilisés pour une large gamme d'applications. En particulier, ils peuvent être mis en œuvre en complémentarité d'un parc photovoltaïque ou d'une éolienne. En effet, ils sont bien adaptés pour amortir les fluctuations des énergies renouvelables car une charge ou une décharge intermittente n'affecte pas de manière significative la durée de vie de la batterie et le temps de réponse des RFB est court (typiquement inférieur à 1s). Les RFB peuvent également être intégrés dans un réseau de microgrid, où ils jouent le même rôle de stockage de la production excédentaire et de fourniture d'énergie lorsque la consommation est supérieure à la production. Des RFB ont également été installés comme systèmes de secours (ou UPS), ou dans des zones reculées pour des stations de télécommunications, par exemple.
Les batteries à flux redox en chiffres :
Caractéristique | Valeur |
Plage de puissance [kW] | 10 – 10,000 |
Gamme de capacité [kWh] | 10 – 50,000 |
Durée de vie [années / # de cycles] | 10 – 15 / 10,000 – 15,000 |
Densité d'énergie volumétrique [Wh/L] | 35 |
Tension de cellule [V] | 1 – 2.5 |
Temps de charge/décharge [h] | 1 – 10 |
Efficacité énergétique [%] | 70 – 80 |
