Les batteries rechargeables du futur (très) proche

Les batteries Li(lithium)-ion, qui à partir du début des années 1990 ont remplacé les batteries au plomb ou Ni(nickel)-Cd (cadnium), ont marqué un progrès remarquable dans le domaine du stockage d'énergie  rechargeable. A poids égal, ces batteries délivrent deux fois plus d'énergie et coûtent 10 fois moins cher que les premières cellules livrées par Sony en 1991.

 Notons au passage la remarquable performance du système de stockage énergétique (ESS) du roadster Telsa qui pèse environ 450 kg et délivre l'équivalent énergétique de 53 kWh, ce qui lui permet d'avoir une autonomie de plus de 400 km (notons que Telsa va commercialiser une voiture à 35 000 euros environ, la moitié du prix actuel du modèle de base).

 

Cependant ces batteries atteignent leur limite et les experts estiment à seulement 30% le gain possible au niveau du rapport énergie stockée/poids.

 

Les chercheurs -et en particulier les chimistes- travaillent donc d'arrache-pied pour développer de nouveaux systèmes.

 

En 2012, le Centre américain pour la recherche conjointe de stockage d'énergie (JCESR), basé au Laboratoire national d'Argonne, près de Chicago, Illinois, a reçu une dotation de 120 millions d'euros du gouvernement fédéral américain. Son directeur, George W. Crabtree, fixe alors un challenge redoutable : produire à 5 ans des batteries rechargeables 5 fois plus performantes  et coûtant 5 fois moins cher !

 

Pour faire court disons que ce pari parait aujourd'hui difficile à gagner !

 

Cependant des solutions existent et plusieurs laboratoires de recherche ont obtenu des résultats remarquables... qu'il faut maintenant confirmer au stade de la production industrielle, ce qui semble difficilement réalisable en moins de 4 ans !

 

Le travail le plus prometteur concerne les batteries Li-S (soufre) qui effectivement sont suceptibles de multiplier par 5 le rapport énergie stockée/poids, puisque l'électrode n'est plus du graphite (batterie Li-ion), mais un ruban de lithium beaucoup plus léger.

Voir les travaux de Elton J. Cairns à Berkeley

 

Malheureusement les composés lithium/soufre formés, solubles dans les électrolytes organiques utilisés, ont tendance à dégrader les électrodes. Les chimistes travaillent donc sur la conception de nouveaux électrolytes.

Aujourd'hui les meilleurs prototypes de cellules de ce type sont au niveau des batteries actuelles Li-ion.

 

L'avantage du lithium est son très faible poids ; certaines équipes ont choisi de s'orienter vers un métal plus lourd, le magnésium qui a l'avantage de produire des ions doublement chargés, donc théoriquement de doubler le rendement à volume égal (le lithium ne peut transporter qu'une charge). Des chercheurs du MIT s'orientent vers cette voie, le groupe Pellion Technologies également

 

Plusieurs autres possibilités sont évoquées dans cette mise au point du journal Nature en ligne.