Stockage de l'énergie et batteries
Le secteur du stockage de l'énergie et des batteries est un domaine à la fois dynamique et en pleine évolution au sein de l'industrie de l'énergie au sens large. Il englobe un large éventail de technologies et de matériaux conçus pour stocker et distribuer l'énergie, et dont les applications s'étendent du stockage au niveau du réseau énergétique jusqu'aux appareils électroniques portables. Le secteur remonte à la découverte de l'électricité au XVIIIe siècle et aux premières expérimentations sur les batteries. Les batteries ont connu une forte évolution, passant de simples cellules voltaïques à des systèmes sophistiqués de stockage d'énergie de grande capacité. Les avancées en matière de recherche et de développement, telles que la batterie lithium-ion, sont à l'origine de toutes les technologies dont nous bénéficions aujourd’hui, aussi bien les smartphones que les véhicules électriques.
L'industrie a ses défis à relever, notamment en ce qui concerne l'approvisionnement en matériaux, la réduction des coûts, l'amélioration de la densité énergétique et la préservation de l'environnement. En promettant une plus grande efficacité, une durée de vie plus longue et une meilleure écocompatibilité, les matériaux de pointe se trouvent en première ligne pour relever ces défis. Goodfellow, partenaire mondial de confiance spécialisé dans l’expertise-conseil et l’approvisionnement en matériaux de pointe, fournit des matériaux pour répondre aux exigences du secteur du stockage d’énergie et des batteries. Goodfellow s’efforce de s’associer aux innovateurs du monde entier dans les domaines de la recherche et de l’industrie pour favoriser les avancées scientifiques et technologiques du secteur.
Le stockage de l'énergie et les batteries sont des domaines en pleine évolution qui prennent une importance de taille dans le contexte de l'incertitude énergétique et de l'adoption d'énergies renouvelables. La récente baisse du coût des technologies de stockage énergétique ne fait qu'accélérer cette tendance, la transition énergétique étant dorénavant économiquement viable à grande échelle.
Parmi les moyens de stockage d'énergie disponibles, les batteries lithium-ion sont en voie de devenir la technologie de batterie la moins chère d'ici 2050, le coût moyen de stockage devant être réduit d'un tiers ou de moitié entre 2030 et 2050.
Actuellement, les batteries lithium-ion semblent bien parties pour devenir la principale technologie de stockage d'énergie du futur, mais de nombreuses autres architectures de batterie sont à l'étude, telles que les batteries potassium-ion qui permettent de contourner les problèmes d'approvisionnement en lithium et en cobalt. Les batteries à métal liquide basées sur des alliages et qui utilisent d'autres matériaux, comme le soufre pour les électrodes, sont également en développement.
Il existe de nombreuses incertitudes à l'égard de la direction qu'empruntera ce secteur et de la technologie qui s'imposera comme le choix dominant de stockage de l'énergie, mais il est clair que les avancées du secteur reposent fondamentalement sur la disponibilité et la qualité des matériaux employés dans la fabrication de batteries.
Matériaux de haute performance pour le stockage énergétique et les batteries
La fabrication de batteries et les travaux de recherche sur le stockage énergétique constituent un domaine particulièrement exigeant en termes de qualité, de pureté et de possibilités d'association des matériaux. Une grande partie des recherches en cours sur les batteries lithium-ion consiste à trouver des matériaux alternatifs pour les cathodes et les anodes afin de mitiger leur vieillissement et leur dégradation qui limitent la durée de vie de ces solutions de stockage d'énergie.
Goodfellow est une société experte dans la fourniture de petites quantités de matériaux spécialisés pour les applications de batteries et de stockage d'énergie. Avec une attention particulière portée sur le contrôle de la qualité et sur les matériaux spécialisés, Goodfellow fournit des matériaux pour divers secteurs, notamment les secteurs du stockage de l'énergie, de l'aérospatiale et des sciences médicales.
En ce qui concerne les matériaux pour batteries, Goodfellow propose un certain nombre de nouveaux matériaux spécialisés pour les solutions de stockage énergétique au lithium-ion. Les matériaux les plus couramment employés pour les anodes sont à base de carbone, comme les structures de graphite, et de composés de lithium, comme le titanate de lithium. Le choix du matériau de l'anode est crucial pour les performances du dispositif de stockage d'énergie car il détermine souvent la densité énergétique globale et la longévité des cellules.
Goodfellow propose désormais une gamme de nouveaux matériaux pour anodes de batteries lithium-ion, dont l'oxyde de lithium et de titane (LI4Ti5O12) qui est considéré comme un matériau clé des batteries lithium-ion de nouvelle génération en raison de ses excellentes caractéristiques de sûreté, de ses performances cycliques et de son haut rendement.
Pour les cathodes, Goodfellow peut fournir du dioxyde de cobalt et de lithium (LiCoO2), un matériau cathodique oxydé très courant utilisé dans certains dispositifs de stockage d'énergie à l'état solide ; du dioxyde de manganèse et de lithium (LiMn2O4), une alternative peu coûteuse, respectueuse de l'environnement et aux excellentes performances ; et de l'oxyde composite de lithium, nickel et manganèse (LiN0.5Mn1.5O4), un autre matériau pour batteries de nouvelle génération se présentant comme une alternative non toxique à haute stabilité thermique.
Matériaux auxiliaires pour le stockage énergétique et les batteries
Si les matériaux d'anode et de cathode sont parmi les plus importants d'une batterie, les performances globales et le comportement d'une pile à combustible dépendent également des matériaux utilisés dans les autres parties du dispositif de stockage d'énergie. On peut citer, par exemple, l'électrolyte qui sert à relier la cathode et l'anode et qui agit comme moyen de transport de la charge. Goodfellow est en capacité de fournir un oxyde composite de lithium, lanthane et zirconium (Li7La3Zr2O12) pouvant servir d'électrolyte.
Les matériaux Goodfellow sont importants pour les applications de stockage d'énergie au lithium-ion car ce type d'électrolyte solide à très haute stabilité permet d'éviter les risques d'incendie liés aux batteries à électrolyte liquide. Cependant, réduire les risques posés par ces solutions de stockage d'énergie ne signifie pas que les performances doivent en pâtir ; ce matériau à électrolyte solide présente une exceptionnelle conductivité des ions lithium à température ambiante et une stabilité supérieure à de nombreuses électrodes lithium-métal.
D'autres matériaux comme l'orthosilicate de lithium (Li4SiO4) sont également disponibles pour la production de différents types de technologie de stockage d'énergie, tels que les batteries solides à couche mince.
Dans certaines batteries, les électrodes de carbone sont enveloppées d'une sorte de feuille afin d'améliorer leurs performances. Des feuilles de cuivre peuvent être utilisées comme collecteurs de courant ; le nickel, l'aluminium et le cobalt peuvent quant à eux être utilisés dans la préparation de suspensions pour batterie. Goodfellow propose une large gamme de matériaux pouvant répondre à tous les aspects de la conception de dispositifs de stockage d'énergie. Plusieurs formes de graphite sont disponibles, ainsi que des produits chimiques auxiliaires, tels que des liants qui servent à assurer la bonne performance des batteries.
Outre son expertise en approvisionnement et en livraison de matériaux, Goodfellow peut recourir à ses propres capacités de pulvérisation cathodique et ainsi fournir des matériaux spécialisés, comme ceux destinés aux anodes solides, sous forme de cibles de pulvérisation ou sous forme de poudre selon les exigences de l'application.
Pour mener à bien la recherche et le développement dans un domaine en évolution rapide et aussi complexe que les solutions de stockage d'énergie, il vous faut des partenaires et fournisseurs qui puissent vous soutenir dans vos projets. Goodfellow est en mesure de fournir des matériaux uniques de haute qualité pour atteindre ces objectifs et minimiser les temps de recherche et de développement en s'assurant que tous les systèmes testés répondent aux exigences des applications et que la qualité de la production soit à la hauteur des attentes.
Contactez Goodfellow dès aujourd'hui pour en savoir plus sur les nouveaux matériaux disponibles et découvrir ceux qui répondraient le mieux à vos projets de conception de batterie. L'expertise de Goodfellow peut vous aider à tirer parti du véritable potentiel des matériaux utilisés dans le domaine du stockage de l'énergie.
