Toshiba a développé un prototype pour un nouveau type de batterie lithium-ion rechargeable qui utilise l'eau comme électrolyte aqueux. Cette nouvelle batterie ne contient pas de solvants organiques inflammables lui permettant de fonctionner à des températures basses voire -30 ° C et de démontrer un faible risque sur une utilisation à long terme, même en cas d'incendie. Il offre également une durabilité élevée de 2000 cycles de charge et de décharge, ce qui permet d'être utilisé dans de nombreuses applications de stockage d'énergie de grande capacité.
L'énergie qui peut être obtenue à partir de sources d'énergie renouvelables comme le soleil et le vent varie selon l'heure de la journée, la météo, la saison et l'emplacement. Si nous voulons obtenir une alimentation électrique stable à partir de ces sources d'énergie renouvelables, nous avons besoin de batteries stationnaires de grande taille capables de stocker cette énergie lorsqu'elle est disponible et de la fournir en cas de demande. Ces batteries à grande échelle sont normalement des batteries rechargeables au lithium-ion (LIB) à haute densité d'énergie; cependant, l'inconvénient de ces batteries LIB est qu'elles utilisent des solvants organiques inflammables pour atteindre une densité d'énergie élevée. Il s'agit d'un problème de sécurité majeur et, par conséquent, ces batteries de stockage à grande échelle ne sont pas autorisées à être utilisées dans des applications où une sécurité de haut niveau est requise.
Les précédentes batteries SCiB de Toshiba avaient amélioré les performances de sécurité en remplaçant l'anode en graphite habituelle par un oxyde de titanate de lithium (LTO) ininflammable. Aujourd'hui, l'entreprise a encore renforcé la sécurité en développant une batterie qui utilise un électrolyte aqueux. Alors que le LTO protège la batterie contre les chocs et les vibrations, l'électrolyte aqueux assure la sécurité en cas d'incendie sur le lieu d'installation. Cette avancée simplifie à la fois les mesures de sécurité nécessaires lors de l'installation et élargit le champ des emplacements où les systèmes peuvent être installés. Il est désormais possible d'envisager une installation à proximité de zones résidentielles et à l'intérieur d'immeubles de bureaux, facteur qui contribuera à une utilisation plus répandue des batteries de stockage à grande échelle.
Le problème avec les batteries aqueuses jusqu'à présent était que, avec le temps, l'électrolyse de l'électrolyte aqueux dégrade les performances de la batterie et du cycle. Toshiba a surmonté ce problème avec une nouvelle structure de batterie qui combine un séparateur d'électrolyte solide et un électrolyte à haute concentration de sel de lithium. Cette approche empêche les ions hydrogène (molécules d'eau) de migrer de la cathode vers l'anode, supprimant l'électrolyse comme le montre l'image principale. Il a amélioré les performances en augmentant le nombre de cycles de charge et de décharge à plus de 2000, 10 fois plus élevé que ce qui est possible avec la technologie actuelle, tout en atteignant également une tension de 2,4 V, élevée pour une batterie aqueuse.
La nouvelle batterie adopte un électrolyte aqueux qui ne gèle pas à basse température, qui réalise une charge et une décharge à une température aussi basse que -30 ° C.Un autre avantage est que l'électrolyte aqueux améliore non seulement la sécurité de fonctionnement, mais devrait également réduire les coûts. en simplifiant les installations de fabrication. Toshiba poursuivra la recherche et le développement de la batterie aqueuse, dans le but de fournir des échantillons à une date précoce.