Batteries à métal liquide qui stockent l'énergie renouvelable à grande échelle

L'Office européen des brevets (OEB) a décerné le Prix de l'inventeur européen 2022 dans la catégorie « Pays non membres de l'OEB » au scientifique canado-américain Donald Sadoway. Ce professeur de chimie des matériaux au Massachusetts Institute of Technology (MIT) a développé des batteries à métal liquide qui peuvent stocker de l'énergie renouvelable à grande échelle, permettant d'accroître la fiabilité des énergies solaire et éolienne et de leur faire jouer un rôle majeur dans l'approvisionnement en électricité.

« En rendant possible le stockage d'énergie renouvelable à grande échelle, l'invention de Donald Sadoway permet de faire un grand pas vers le déploiement d'une production d'électricité sans carbone » souligne le Président de l'OEB, António Campinos. « Il a dédié sa carrière à l'étude de l'électrochimie et a pu transformer son expertise en une invention qui permet de passer une étape déterminante dans la transition énergétique. »

Donald Sadoway a été récompensée lors de la cérémonie du Prix de l'inventeur européen 2022, un événement hybride suivi en ligne par des spectateurs du monde entier. Ce Prix est l'un des prix les plus prestigieux d'Europe en matière d'innovation et est décerné chaque année à des inventeurs exceptionnels d'Europe et d'ailleurs qui ont apporté une contribution exceptionnelle à la société, au progrès technologique et à la croissance économique.

Travailler aux limites

Donald Sadoway a consacré sa carrière à l'étude ce qu'il appelle « l'électrochimie de l'extrême », c'est-à-dire les réactions chimiques qui se produisent dans les sels fondus et les métaux liquides qui ont été chauffés au-delà de 500°C. Les batteries à métal liquide qu'il développe sont constituées de trois couches liquides de densités différentes qui se séparent naturellement comme l'huile et le vinaigre dans une vinaigrette. Les couches hautes et basses sont constituées de métaux liquides, et la couche intermédiaire de sels fondus.

Pour conserver les métaux liquides et être exploitées, les batteries ont besoin de très hautes températures. Donald Sadoway a donc conçu un système qui maintient la température d'exploitation de manière autonome et qui isole la batterie sans régulateur thermique externe. Ces batteries ont une durée de vie de plus de 20 ans, peuvent maintenir leur capacité de charge à un niveau de 99 % au-delà de 5 000 cycles de recharge et ne contiennent aucun matériau inflammable, ce qui exclut tout risque d'incendie.

En 2010, avec le brevet de son invention et le soutien de Bill Gates, Donald Sadoway a co-fondé Ambri, entreprise dérivée du MIT, pour développer un produit commercialisable. En 2015, Ambri a fabriqué sa première batterie à métal liquide de la taille d'une pièce d'habitation et l'entreprise va installer une unité de stockage pour un centre de données de près de 1 500 ha dans le Nevada. Cette batterie va stocker l'énergie provenant d'une production renouvelable de 500 mégawatts sur le site, une capacité de production comparable à celle d'une centrale à gaz naturel.

Donald Sadoway, qui a fait toute sa carrière au MIT, est également un pédagogue passionné qui a développé une série de cours d'introduction à la chimie. Il souhaite faire passer aux inventeurs le conseil suivant : « Vous pouvez devenir un grand pianiste de concert en suivant le travail de grands maîtres, mais si vous voulez être un compositeur, ou un inventeur, vous ne pouvez faire confiance qu'à vous-même. »