Le professeur vedette du MIT, Don Sadoway, sur les innovations dans le stockage de l'énergie

Jul 27, 2023

Don Sadoway, professeur de chimie des matériaux au MIT, est l'un des professeurs les plus populaires de l'école et l'un des conférenciers les plus recherchés. Il a pris la parole au Palo Alto Research Center le 8 mars lors d'un événement parrainé par le MIT Club of Northern California.

Si vous avez la chance de suivre le cours de Sadoway ou de l'entendre parler, faites-le. Il est l'un des enseignants les plus divertissants et informatifs que vous rencontrerez, même s'il donne des cours sur la chimie du solide. L'exposé dans cette vidéo est proche de la conférence qu'il a donnée au PARC.

Les recherches de Sadoway vont de la production de métaux et des dispositifs de stockage d'énergie portables à sa "batterie liquide", qui a des applications dans le stockage au niveau du réseau pour les applications d'énergie renouvelable.

Sadoway a abordé deux sujets techniques : les batteries à métal liquide pour le stockage d'énergie à grande échelle et les batteries non lithium-ion pour les applications automobiles. Il a également abordé l'enseignement, l'apprentissage, la musique et l'art.

Le professeur a expliqué comment les batteries rechargeables se sont améliorées au fur et à mesure que nous passions du plomb-acide à 35 Wh/kg au Li-ion à 150 Wh/kg (par rapport à l'essence à 12 000 Wh/kg). Mais Sadoway ne pense pas que les batteries Li-ion aient un avenir dans les applications à l'échelle du réseau ou dans les transports. Nous devons changer les chimies et cela nécessite une innovation radicale, selon Sadoway, afin de rendre l'énergie solaire et éolienne plus dispatchable. Dans ce cas, nous devons fabriquer une batterie capable de gérer un courant élevé.

Les batteries lithium-ion des téléphones et des voitures doivent être ultra-sûres. Les téléphones portables "doivent être à l'épreuve des idiots, en grande partie parce qu'ils sont entre les mains d'idiots", et les batteries des voitures doivent pouvoir résister à un accident. Les batteries stationnaires pour le stockage en vrac ne sont pas soumises aux mêmes exigences, ce qui permet une plus grande liberté dans le choix de la chimie, mais l'application nécessite un prix très bas - et Sadoway insiste sur le fait que vous devez penser au prix au début de la conception du produit processus.

La traction automobile pour une voiture entièrement électrique a un coût cible de 100 à 200 dollars par kWh, et le stockage stationnaire doit être d'environ 50 dollars par kWh, selon Sadoway.

Sadoway a également pesé sur l'état lamentable de la recherche énergétique aux États-Unis, déclarant : « Nous devons accélérer le rythme des découvertes. Nous pouvons fabriquer des batteries deux ou trois fois meilleures si nous sommes prêts à investir. Il a déclaré que la recherche sur l'énergie a été divisée par six, tandis que la recherche médicale a été multipliée par quatre depuis les années 1970. Il a déclaré que l'industrie énergétique américaine consacrait 0,25 % de ses revenus à la R&D, tandis que l'industrie pharmaceutique en dépensait 18 % et que les entreprises de semi-conducteurs en dépensaient 16 %. Même l'industrie automobile consacre 3 % de ses revenus à la R&D.

Pour en revenir à la recherche sur les batteries, Sadoway a recommandé aux chercheurs de "limiter leur recherche aux éléments abondants sur terre. La seule façon de fabriquer quelque chose de très bon marché est de le fabriquer avec de la terre - de la terre américaine".

Une batterie colossale mais pas chère

Sadoway a mis au défi la communauté des chercheurs d'inventer une batterie colossale mais bon marché. Il a demandé aux chercheurs d'examiner l'économie d'échelle de l'électrométallurgie moderne et de la fonderie d'aluminium, qui gère le Saint Graal des batteries - atteindre un courant élevé tout en maintenant une échelle massive.

Pourquoi une cellule en aluminium n'est-elle pas une batterie ? Vous devez produire des métaux liquides aux deux électrodes.

Fabriquer du métal à la cathode est trivial, mais fabriquer du métal à l'anode n'est pas si trivial. Alors Sadoway est retourné au tableau périodique et a utilisé du magnésium pour "intimider" l'antimoine afin qu'il se comporte comme un non-métal. À partir de là, en utilisant des fonds de démarrage du MIT, Sadoway et son équipe ont inventé la batterie à métal liquide ou, plus académiquement, un processus appelé « électrolyse ambipolaire réversible ».

La batterie utilise de l'antimoine fondu et du magnésium fondu séparés par un électrolyte. Sadoway affirme que la configuration tout liquide s'auto-assemble et devrait être évolutive à faible coût. De plus, cette technologie pourrait être moins chère que les batteries sodium-soufre (NaS).

L'équipe a depuis reçu 7 millions de dollars d'ARPA-E et 4 millions de dollars de Total et a créé une entreprise appelée Liquid Metal Battery Company.

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Sur un sujet complètement différent, voici la liste de lecture Dinnertime Sampler de Sadoway de 2002. Le professeur ajoute généralement quelques airs pour illustrer un point - "Water Music" pour la chimie aqueuse, "The Twist" pour l'ADN, etc.

Donald R. Sadoway Professeur John F. Elliott de chimie des matériaux, membre de la faculté MacVicar