De l’oxygène pour de futures batteries au lithium ?

Par Samir Azzemou

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Si les solutions pour remplacer le lithium dans les batteries sont encore à l’état de prototype, une nouvelle étude en provenance des États-Unis semble indiquer que ce composé chimique n’a pas encore dit son dernier mot...

Pour lutter contre l’autonomie en décroissance dans les smartphones et les appareils nomades, plusieurs pistes sont envisagées par les constructeurs, mais aussi les chercheurs. Augmenter la taille  et la charge de la batterie. Optimiser la consommation énergétique des composants. Réduire le temps de chargement. Et naturellement changer la chimie des batteries pour augmenter leur puissance et leur capacité.

Une batterie qui ne manque pas d'air...

Dans ce dernier cas, ce sont des études qui portent majoritairement sur l’exploitation d’un composé pour améliorer ou remplacer le lithium, lequel est à la base de tous les produits rechargeables. Nous avons d’ores et déjà évoqué dans nos colonnes le cas du silicone, du sodium, du soufre et même de l’aluminium. Et maintenant l’oxygène. Une nouvelle équipe de chercheurs travaillant pour le ministère américain de l’Énergie (l’Argonne National Laboratory précisément) présente en effet les premiers résultats de travaux visant à créer des batteries « lithium-air ».

Ce n’est pas la première fois qu’une telle entreprise est réalisée. En effet, les bénéfices d’introduire de l’air dans une batterie éviteraient d’inclure un substrat liquide et dangereux en cas de mauvaise utilisation. Or, dans les travaux précédents, la réaction chimique à l’intérieur de la batterie produisait un composant chimique (le peroxyde de lithium) qui altérait avec le temps le fonctionnement de l’électrode (et réduisait la capacité et la durée de vie de la batterie).

Des batteries plus sûres et plus solides

Dans ces nouveaux travaux, en modifiant la composition des éléments (mais en conservant le principe de base d’un échange d’oxygène entre l’air et le composé de lithium solide), l’équipe d’Argone National Laboratory est parvenue à créer un composant chimique stable (le superoxyde de lithium) qui ne modifie pas l’électrode pendant les cycles de décharge.

Cette nouvelle étude est bonne pour trois raisons. Les batteries lithium-air sont capables d’offrir de meilleure densité énergétique que le lithium-ion (plus d’énergie dans une cellule de taille équivalente). Elles sont plus sûres en terme d’usage (pas d’explosion ou de combustion spontanée). Et ce nouveau composé ne détériore pas la batterie. Elle a une meilleure durée de vie.

Mais le problème, ce n'est pas le lithium ?

Cela n’enlève cependant pas le principal problème du lithium : c’est un métal rare qui n’est pas solide à l’état naturel et qui demande donc d’être « produit ». Non seulement son extraction a un coût, mais sa production en a un aussi. D’autant que les chercheurs de cette nouvelle expérience l’affirment : ce ne sont que les débuts de la recherche sur le lithium-air. Il faudra plusieurs années pour arriver à un produit commercialisable. Rien ne dit donc qu’une solution alternative (moins coûteuse et plus efficace) ne sera pas trouvée entre temps.

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