«Il est beaucoup trop tard pour le « développement durable » ; nous devons opter au contraire pour un repli durable.” James Lovelock

Un bref historique des batteries Nife

Les batteries NiFe, développées aux Etats-Unis par Thomas Edison et Waldemar Jungner en 1901, sont uniques de part leur conception.
Elles utilisent un électrolyte (liquide à l’intérieur des batteries servant à la conduction ionique) alcalin, c’est à dire non-acide, contrairement au plomb. La solubilité très faibles des matériaux des électrodes (oxyhydroxyde de nickel et oxide de fer) évite les phénomènes de dégradation structurelles bien connus dans les batteries au plomb (sulfatation), et leur confère leur durabilité hors-norme.

 

Elles ont de ce fait une durée de vie incomparable à l’heure actuelle. On évoque une fourchette de durée de vie de 20 à plus de 50 ans, selon leurs conditions d’utilisation (changement de l’électrolyte, température stable).
La recherche et le développement sur les batteries solaire Nife ont été à leur apogée durant les années 1970, avec trois programmes majeurs de recherches qui furent lancées dans l’optique d’utilisation dans des véhicules électriques : Eagle Pincher et SAB Nife, Sanyo et Panasonic, et Saft & Varta. Ces initiatives furent abandonnées à la suite du choc pétrolier.  Elles furent produites aux Etats-Unis par Exide, qui racheta le brevet à Edison, puis la commercialisation s’arrêta en 1975, au profit des batteries à base de plombs, moins durables. A l’heure actuelle, les batteries NiFe connaissent à nouveau un engouement naissant pour des applications solaires en sites isolés, car elles sont une solution éco-responsable et durable qui peut venir en remplacement de batteries à base de plomb ou de li-ion. La durabilité des batteries Nife a été éprouvée à travers plusieurs décennies dans des systèmes de back-ups pour télécoms, systèmes de signalisations, rails et métros, dans des conditions de fonctionnement difficiles, toujours pour leur robustesse mécanique et électrique et  leur longévité incomparable.
Certaines améliorations mineures leur ont été apportées depuis la version originale des batteries Nife, dites “Edison”, avec notamment l’adjonction d’hydroxide de lithium dans l’électrolyte, permettant une meilleure rétention de charge. La conception interne ainsi que les méthodes de fabrications (“pocket plate”) restent fidèles à celle d’Edison.

Etat du marché

Si les innovations successives des 30 dernières années ont permis de faire baisser de manière significative le prix du watt-crête pour les panneaux solaires, tout en augmentant leur rendement, on ne peut hélas en dire autant des technologies de stockage. Bien qu’il en existe une multitude, le marché des batteries stationnaires est polarisé par deux technologies : à base de plomb (PbSo4), et ses déclinaisons qui ont apportées des améliorations notoires (OpzV, GEL, AGM), et depuis une bonne décennie, le li-ion et ses variantes (NMC, LiFePO4)
Ces deux solutions, indispensables pour des systèmes off-grid par exemple (ou l’énergie produite n’est pas revendue à EDF), représentent 90% des ventes de batteries sur le marché mondial à l’heure actuel. Cela s’explique par le fait que bien qu’elles disposent d’avantages indéniables, elles ont une durée de vie limitée, comprise entre 5 et 15 ans, obligeant les acheteurs à prévoir un renouvellement très coûteux de leur matériel à court ou moyen terme. Ainsi, cela incite d’autant plus les industriels du secteur à établir un verrouillage du marché pour éviter l’entrée de technologies méconnues du grand-public, disposant elles d’une durée de vie beaucoup plus longue

Une conception “low-tech”

Gallerie

Réclame pour les batteries Edison

Electrode négative (oxide de fer)

Electrode positive (nickel)

Vue en coupe

Vue en éclatée

Différents set de batteries NiFe originales datant de plus de 80 ans ayant subit un reconditionnement (nettoyage et changement de l’électrolyte, puis phase de rodage). Les capacités initiales furent récupérées avec succès. Ce genre d’expérience est relatée dans les fichiers .pdf téléchargeables ci-dessous :

La prédominance du plomb et du lithium

  • Li-ion
  • NiMH
  • NiCd
  • Plomb
  • Autres (redox-flow, NAS)
Source : AVICENNE Energy Consultants, 2015. Télécharger  PDF.

Composition d’une batterie NiFe

L’utilisation de matériaux éco-compatibles (Fer, Nickel) ainsi qu’une formulation d’électrolyte simple, permet d’obtenir une bonne recyclabilité des batteries NiFe et une empreinte carbone maîtrisée (contrairement aux chimies acides telles que le plomb, ou très complexe comme le li-ion qui utilisent des électrolytes aprotiques contenant divers additifs coûteux et souvent éco-toxiques)

  • Fer
  • Nickel
  • Potasse (KOH)
  • H2O
  • Lithium (LiOH)
  • Polyamide, PP