Les batteries sont toujours au centre des préoccupations des consommateurs. Toujours trop lentes à se charger. Toujours trop rapides à se décharger. Et jamais capables de tenir toute une journée. D’autant que les besoins énergétiques sont toujours plus importants : des écrans toujours plus grands, des résolutions toujours plus fines et des composants énergivores. Voilà pourquoi de nombreux travaux sont réalisés à travers le monde par les chercheurs pour trouver une solution à ce problème. Et voilà aussi pourquoi des entreprises comme Dyson investissent dans ces travaux.
Se passer du lithium...
Parmi les travaux les plus récents se trouve celui de l’Université de Stanford. L’équipe du professeur Hongjie Dai a développé une batterie non plus basée sur le métal alcalin lithium, mais sur un métal plus courant, l’aluminium. Rappelons pour bien comprendre le principe d’une batterie Lithium-ion : les deux électrodes (qui s’échangent les ions de lithium) sont plongées dans un électrolyte.
Les ions de lithium transitent ainsi entre l’anode (faite d’un composé métallique intégrant ce lithium) et la cathode (généralement en graphite) en fonction du cycle de charge et de décharge. Le métal alcalin, le plus léger connu et le plus efficace énergétiquement (grâce à sa masse très faible), n’existe pas dans la nature. Il est élaboré à partir de minéraux collectés en Chine, aux États-Unis, en Australie et en Amérique du Sud (Chili, Bolivie, Argentine). Voilà qui explique son coût assez élevé.
... pour adopter l'aluminium
Dans ces nouveaux travaux, le lithium est donc remplacé par l’aluminium. La Cathode est toujours en graphite, mais l’anode est intégralement faite en aluminium (puisqu’il existe à l’état naturel). L’ensemble est toujours plongé dans un électrolyte. La réaction chimique est donc la même. Mais elle présente plusieurs avantages.
D’abord, elle est énergétiquement aussi (voir plus) efficace que l’actuelle. Il n’y a donc aucune perte de performance. De plus, la batterie tient mieux les cycles de charge : les universitaires ont fait subir à leurs prototypes 7500 cycles sans constater de perte de charge significative. Les batteries lithium-ion en supportent 1000 environ.
Ensuite, elle offre des temps de recharge beaucoup plus courts. Les travaux des chercheurs montrent des délais passants de quelques heures à quelques minutes seulement. Troisième avantage, puisque l’aluminium est un composant existant à l’état naturel, il est plus stable que le lithium. Les phénomènes d’explosion ou de combustion de batteries n’existeraient plus avec cette méthode.
En plus elle est moins chère
Enfin, et c’est peut-être le plus important, une batterie en aluminium est moins chère. L’aluminium est un métal pauvre, facile à produire, facile à acheter, facile à manipuler. La production de telles batteries pourrait donc amener à une baisse des coûts de fabrication et, in fine, des prix de vente. Ce qui n’est pas négligeable. Pour ne rien gâcher, transiter vers l’aluminium serait bon pour l’environnement et l’écologie.
Les applications envisagées sont diverses, mais naturellement la téléphonie arrive en premier. De telles batteries à l’aluminium parviendraient à remplacer les composants avec du lithium et même les piles alcalines. À plus long terme, les voitures électriques sont visées. L’enjeu est donc considérable.
