Quand la seconde compte : protéger les centres de données d'IA avec des batteries nickel-zinc

L'intelligence artificielle étant devenue monnaie courante, le monde a besoin de centres de données de plus en plus grands. Mais chaque fois qu'un nouveau centre de données est planifié, il faut faire attention à ce qui se passe en cas de panne de courant. Dans ce moment critique entre la perte de l'alimentation du réseau et la montée en puissance des générateurs de secours, les systèmes d'alimentation sans interruption (ASI) s'engouffrent dans la brèche et assurent le bon fonctionnement du centre. Toutefois, lorsque l'ASI est sous-alimentée ou que ses composants se cassent, les services vitaux, les mesures de protection ou les mécanismes de sauvegarde peuvent tomber en panne et des données importantes peuvent être perdues. Le fonctionnement des ASI repose sur des batteries, conçues pour fournir toute l'énergie nécessaire au moment critique, jusqu'à ce que des sources d'alimentation d'urgence plus régulières prennent le relais. Les systèmes actuels utilisent souvent des batteries lithium-ion, mais elles ne sont pas parfaitement adaptées : Elles sont lourdes et coûteuses et peuvent présenter un risque d'incendie. La startup Zn2H2 Inc. en collaboration avec l'Institut Fraunhofer pour la fiabilité et la micro-intégration IZM, vise à développer une nouvelle génération de batteries nickel-zinc (NiZn) comme alternative aux batteries au lithium, plus petites, plus légères, plus sûres et plus abordables.

Mettre en commun le savoir-faire des chercheurs et des entrepreneurs en démarrage

Le mécanisme de base des piles NiZn est connu depuis plus d'un siècle, mais la technologie a eu du mal à percer sur le marché parce que les piles étaient compliquées à produire et ne pouvaient pas suivre le nombre de cycles de charge des autres types de piles.

Le Fraunhofer IZM possède plus de vingt ans d'expérience dans le domaine des piles au zinc. Il n'est donc pas surprenant que la startup Zn2H2 soit installée à Start-A-Factory, le laboratoire incubateur de R&D du Fraunhofer IZM. Start-a-Factory permet à l'équipe de la startup d'accéder directement à la richesse de l'expérience de l'Institut lorsqu'elle travaille sur sa vision d'une batterie zinc-hydrogène. Zn2H2 a également réussi à mettre au point un processus rentable de revêtement direct pour les électrodes d'hydroxyde de nickel (Ni(OH)₂). Ce procédé permet de produire des piles nickel-zinc extrêmement puissantes.

Les piles classiques de ce type sont fabriquées avec une épaisse couche frittée d'hydroxyde de nickel sur le côté positif pour accompagner l'électrode de zinc. Le nouveau procédé créé par Zn2H2 consiste à déposer le nickel directement sur une fine feuille d'acier au niveau de l'électrode positive. Cela permet de produire des électrodes de grande surface qui peuvent être enroulées, à l'instar des batteries lithium-ion cylindriques. Associée à la conductivité très élevée de l'électrolyte aqueux, la batterie peut être déchargée plus rapidement, mais aussi rechargée de manière plus fiable.

Test des batteries au Fraunhofer IZM

Mettant à profit les années d'expérience des chercheurs du Fraunhofer IZM dans le domaine des piles à base de zinc et l'infrastructure d'essai établie de l'institut, les électrodes et les piles au NiZn ont été vérifiées de fond en comble pour le compte de Zn2H2 dans les laboratoires de l'institut. Un essai réalisé au Fraunhofer IZM pendant plus de 20 000 cycles a révélé un taux de décharge élevé de plus de 100 C et une puissance de plus de 10 000 W/kg.

Pour toutes les personnes impliquées dans le projet, les avantages des batteries NiZn étaient évidents : avec des temps de décharge allant de quelques dizaines de secondes à environ cinq minutes, les nouvelles batteries NiZn conviennent parfaitement à une utilisation dans les centres de données à grande échelle - ou partout ailleurs où une grande quantité d'énergie est nécessaire pendant une période de temps très limitée. Elles offrent des densités d'énergie de 40 à 50 Wh/kg à haute puissance et jusqu'à 170 Wh/kg à faible puissance. Par rapport aux piles au lithium standard, elles présentent un poids total plus faible, des coûts de production plus bas et des matières premières plus faciles à obtenir. Les batteries pourraient donc également être utilisées dans les véhicules à moteur à combustion pour alimenter les moteurs de démarrage à basse température.

La coopération entre Zn2H2 et le Fraunhofer IZM a une nouvelle fois démontré les avantages d'un tel partenariat : Des idées nouvelles rencontrent des années d'expérience - le terreau parfait pour une innovation plus rapide et une mise sur le marché plus rapide.