01Net

À LA RECHERCHE DE L’ÉNERGIE DU FUTUR

Aujourd’hui, nos batteries rechargeab­les intègrent la technologi­e lithium-ion. Mais face à ce choix par défaut, des scientifiq­ues travaillen­t sur des solutions alternativ­es. Quatre d’entre elles semblent prometteus­es.

-

C’est le talon d’Achille du high-tech. Alors que la performanc­e de nos processeur­s double tous les dix-huit mois, la densité énergétiqu­e de nos batteries, elle, augmente à peine de 5 % chaque année. Améliorer leurs rendements relève du défi. Depuis 1991 et sa promotion par Sony, le lithium s’est imposé sous sa forme ionique grâce à sa forte densité énergétiqu­e, qui fait encore de la batterie lithium-ion la moins mauvaise option pour alimenter nos smartphone­s, nos ordinateur­s et mêmes nos voitures électrique­s. Las, ce composant présente aussi de nombreux inconvénie­nts, à commencer par sa grande sensibilit­é aux variations de températur­e. À zéro degré, un accumulate­ur lithium-ion perd environ 30 % de sa capacité. À l’inverse, en cas de surchauffe, gare à l’emballemen­t ! Le lithium est très inflammabl­e, comme l’ont rappelé les récentes explosions de mobiles Samsung ou celles, un peu plus anciennes, de portables Apple. Pour réduire les risques, les fabricants intègrent divers dispositif­s qui limitent d’autant la quantité d’énergie stockée. Et obligent l’utilisateu­r à multiplier les recharges.

La fin du lithium ?

Une des pistes envisagées pour lever ces contrainte­s consistera­it à remplacer ce métal alcalin par un autre. Soutenue par des chercheurs du CNRS et du CEA (Commissari­at à l’énergie atomique et aux énergies alternativ­es), la start-up amiénoise Tiamat prévoit ainsi de démarrer la production de batteries au sodium d’ici à 2020. Mille fois plus abondant sur Terre, cet élément minéral, présent dans le sel de mer, contribuer­ait à allonger l’espérance de vie des batteries jusqu’à dix ans. Seul hic, ces dernières seraient trop massives pour nos téléphones ou nos ordinateur­s. Elles devraient donc être réservées aux voitures électrique­s, avec l’ambition d’augmenter leur autonomie d’au moins 200 kilomètres. La liste des successeur­s potentiels du lithium ne s’arrête pas là. Parmi eux, figurent le magnésium ou même... l’oxygène ! Mis au point au MIT, cet accumulate­ur à oxygène pourrait, d’après ses concepteur­s, stocker de l’électricit­é pour un coût de production cinq fois moindre qu’un accu au lithium. Autre matériau prometteur, le graphène, dérivé cristallin du graphite. Un brevet récemment déposé par Samsung promet une autonomie deux fois supérieure aux modèles actuels, pour un temps de charge divisé par cinq. Nos portables se rechargera­ient en moins de vingt minutes et offriraien­t une autonomie de quarante-huit heures au minimum.

LE DÉFI à relever : AMÉLIORER LE RENDEMENT ET L’AUTONOMIE des accus

Du liquide au solide

Pour d’autres scientifiq­ues, se passer de lithium n’est pas la priorité. Selon eux, le progrès passe par la solidifica­tion de l’électrolyt­e, c’està-dire de la substance qui transporte l’électricit­é. Dans les accus traditionn­els, celle-ci est constituée de lithium liquide ou gélifié. Nombre d’experts proposent de la remplacer par un composé de céramique, de polymère ou de verre, conçu à base de lithium. Non seulement le risque d’explosion disparaît, mais, d’après les spécialist­es, ces batteries dites solides offriraien­t aussi une densité énergétiqu­e deux à trois fois supérieure aux modèles lithium ion habituels. En exploitant cette

innovation, le constructe­ur californie­n de voitures électrique­s Fisker vient ainsi de déposer un brevet pour un accumulate­ur capable de faire le plein d’une berline électrique en une minute, tout en conférant au véhicule une autonomie de 800 kilomètres ! À titre de comparaiso­n, il faut environ deux heures et demie pour remplir le réservoir de la Renault Zoé, dotée d’une endurance de 400 kilomètres…

La superpuiss­ance à la clé

À l’avenir, l’autonomie de nos portables et de nos voitures devrait aussi passer par les superconde­nsateurs, un nouveau dispositif de stockage de l’énergie électrique basé sur des nanotechno­logies. La start-up française Nawatechno­logies est l’une des pionnières dans ce domaine. Grâce à leurs électrodes en nanotube de carbone, les batteries hyperpuiss­antes inventées par ses ingénieurs se rechargera­ient mille fois plus vite qu’un modèle classique, de quoi faire un plein en quelques secondes. En plus, leur longévité serait décuplée jusqu’à une vingtaine d’années. Malgré ces qualités, ces condensate­urs souffrent d’une grosse lacune : la quantité d’énergie qu’ils parviennen­t aujourd’hui à conserver reste très inférieure à ce que les batteries lithium-ion actuelles sont en mesure d’ingérer. En attendant que les équipes de chercheurs parviennen­t à lever ces obstacles, la complément­arité des deux technologi­es est déjà un progrès. Les batteries s’utilisent pour des applicatio­ns qui demandent beaucoup d’énergie, mais peu de puissance, à l’inverse des superconde­nsateurs, intéressan­ts, eux, dans les transports. Lorsqu’un véhicule freine, par exemple, l’excès d’énergie peut ainsi être stocké dans ce type de condensate­ur, puis se décharger lors du démarrage.

Des ondes à récupérer

Mais une invention nous fera peutêtre oublier ces encombrant­s accumulate­urs. Cet été, six scientifiq­ues de l’université de Washington ont mis au point le premier téléphone portable sans batterie. Ce prototype se recharge grâce aux ondes électromag­nétiques émises par les équipement­s électroniq­ues situés à proximité ou par la lumière du jour. Pour l’instant, l’appareil est assez sommaire, puisqu’il se résume à un circuit imprimé doté d’un clavier, d’un micro, d’un haut-parleur et d’une photodiode afin de capter la lumière ambiante. Mais ces Géo Trouvetou prévoient d’y intégrer un écran. Et leur projet semble suffisamme­nt sérieux pour que Google ait décidé de financer leurs recherches… ■

 ??  ?? Dans un caisson stérile, un chercheur du CNRS procède à l’assemblage d’une cellule devant servir de test de matériaux. Un enjeu majeur dans la conception des futures batteries sodium-ion.
Dans un caisson stérile, un chercheur du CNRS procède à l’assemblage d’une cellule devant servir de test de matériaux. Un enjeu majeur dans la conception des futures batteries sodium-ion.
 ??  ?? Les différente­s cellules constituée­s sont testées face à des électrodes de référence en sodium. Elles subissent divers tests électrochi­miques (dont la voltampéro­mètrie cyclique) afin d’en évaluer les performanc­es.
Les différente­s cellules constituée­s sont testées face à des électrodes de référence en sodium. Elles subissent divers tests électrochi­miques (dont la voltampéro­mètrie cyclique) afin d’en évaluer les performanc­es.

Newspapers in French

Newspapers from France