Différents types des batteries au sel fondu

Batteries thermiques (non rechargeables)

Les batteries thermiques utilisées pour les fusées et missiles de puissance sont des batteries primaires et destinées à délivrer une puissance élevée sur une courte période de temps  de l’ordre de quelques secondes à un peu plus d’une heure. Il y a généralement deux types de conception. La première implique l’utilisation d’une bande de mise à feu  constitué d’une poudre métallique de zirconium et de chromate de baryum dans un papier céramique le long du bord de pastilles de chaleur pour enflammer le processus de gravure. La bande de la fusée est enflammé par un pétard qui applique un courant électrique. La seconde implique un trou au centre de la pile de batterie qui se remplit d’un mélange de particules incandescentes et des gaz chauds lors de l’allumage déclenché électriquement.

Ce processus est plus rapide  de l’ordre de dizaines de millisecondes par rapport aux centaines de millisecondes avec la conception de la bande de la fusée. Les batteries thermiques actuelles utilisent des cathodes constituées de disulfure de fer ou de cobalt avec du disulfure de silicium de lithium ou d’alliages d’aluminium. Cependant les anciennes utilisaient des anodes de magnésium ou de calcium et le chromate de calcium  l’oxyde de tungstène ou de vanadium cathodes. Toutes ces conceptions ont utilisé une couche d’électrolyte de sel fondu  normalement constitué par le chlorure de lithium et le chlorure de potassium. Les électrolytes eutectiques du bromure de lithium et du bromure de potassium ont également été utilisés pour augmenter la durée de cycle.

Les batteries au souffre de sodium

Les batteries au souffre de sodium(NaS) sont fabriquées à partir de matériaux peu coûteux et abondants. La conception typique comprend une membrane d’électrolyte solide entre l’anode et la cathode encastrées dans un cylindre en acier protégé avec un intérieur de chrome et de molybdène. Le sodium en fusion au centre de la cellule sert d’anode qui donne des électrons dans le circuit externe. Le noyau de sodium est enfermé dans un cylindre béta-alumine électrolyte solide qui facilite le mouvement des ions Na+ de l’électrode de soufre extérieur qui sert de cathode  tout en empêchant les deux électrodes de court-circuit. NGK dirige actuellement une ligne de batteries NaS de stockage de grille réussie  et est considéré comme le plus grand fournisseur de la batterie grille à l’échelle mondiale desservant l’Amérique du Nord  l’Asie et l’Europe. Chaque système de batterie 1MW x 6MWh standard contient 20 modules capables de fournir 50kW AC dans une plage de température de fonctionnement de 300-350 ° C.

Les batteries au nickel de chlorure de sodium

Les batteries au nickel de chlorure de sodium (Na-NiCl2) utilisent également un noyau de sodium fondu  mais cette fois le nickel est comme l’électrode positive dans l’état déchargé de la batterie et chlorure de nickel à l’état chargé. Les deux formes de l’électrode de nickel sont insolubles dans leur état liquide et un bêta alumine céramique conductrice de sodium est utilisé en tant que séparateur. A la place du sodium élémentaire pur trouvé dans les batteries NaS  un noyau de chlorure de sodium et d’aluminium (NaAlCl4) noyau est préféré. Les batteries Na-NiCl2 sont parfois appelées piles à halogénures métalliques de sodium en plus de se vanter de longues durées de vie d’exploitation  la capacité à être assemblés à l’état déchargé  et une chimie plus sûre que NaS. Normal Plage  a conçu des batteries Na-NiCl2 avec une température de fonctionnement de 270-350 ° C  mais Sumitomo a pu développer une chimie similaire en utilisant un sel qui fond à 61 ° C et fonctionne à 90 ° C. IL prévoit  des essais commerciaux pour fin 2015 mais seul le temps dira comment elles fonctionneront sur le marché.

Les batteries au métal liquide

Une batterie au métal liquide est un nouveau type de pile thermique conçu pour les applications de stockage de grille. D’abord en 2009  la batterie de métal liquide est composée d’un conteneur de collecte de courant rempli un antimoine de cathode fondu au fond  un électrolyte de sel pour la couche médiane  et le magnésium liquide anode en haut du métal. Le magnésium a été initialement choisi pour son faible coût et faible solubilité avec électrolyte de sel fondu  mais la température de fonctionnement plus élevée de 700 ° C l’a incité à passer de la chimie à une anode à base de lithium en 2011. La température de fonctionnement plus élevée était souhaitable car elle a entraîné plus taux de corrosion  en abaissant l’efficacité totale de stockage  et les coûts de plus de la durée de vie de la batterie de plus en plus. La conception actuelle utilise donc une anode de lithium liquide  un mélange fondu de sels de lithium comme électrolyte et une cathode conduit d’antimoine capable de fonctionner à une température réduite de 450 ° C grâce à des points de fusion inférieurs de nouvelles électrodes.

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