Batteries : des pistes pour une durée de vie plus longue

En décembre dernier, Apple a été pointé du doigt. Pour protéger la batterie et les composants des iPhone, la marque a décidé de ralentir les modèles équipés de batteries beaucoup trop utilisées. Cette affaire confirme que le lithium-ion reste toujours le point faible des appareils connectés.

Plusieurs chercheurs tentent de relever ce défi depuis quelques années. C’est le cas d’une équipe de l’Université de Warwick au Royaume-Uni. Fin janvier, elle a présenté son étude portant sur le potentiel des électrodes composites en graphène à faible teneur en silicium (FLG, acronyme anglais de « Silicon-Few Layer Graphene »).

Cette étude démontre que l’incorporation de graphène améliore de façon importante le nombre de cycles, la résistance des électrodes et les propriétés de diffusion. En un mot, le remplacement du graphite dans les anodes par du silicium et du graphène présente deux avantages détaillés dans cet article. Premièrement, une augmentation de la capacité énergétique. Deuxièmement, une amélioration de la durée de vie en atténuant « la fusion électrochimique du silicium ». Cette réaction est à l’origine du vieillissement des batteries.

250 km à bicyclette…

Cette université britannique n’est pas la seule à s’intéresser aux propriétés du graphène. Le SAIT (Samsung Advanced Institute of Research) a aussi breveté aux États-Unis ainsi qu’en Corée du Sud son procédé de batterie au graphène.

Début 2016, Graphenano, une entreprise spécialisée dans la production de graphène en Espagne, avait aussi annoncé que de telles batteries pouvant être intégrées aux voitures, motocyclettes et vélos électriques. Selon les Espagnols, leur batterie permettrait aux vélos de bénéficier d’une autonomie de 250 km, contre 65 km environ avec des batteries Li-ion traditionnelles. Fin 2017, l’entreprise a lancé sa première chaîne de production (sur 7000 m²) en Espagne.

Autre piste poursuivie par Tiamat : des batteries sodium-ion. Cette start-up amiénoise, issue du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) porté par le CNRS, espère les commercialiser d’ici à 2020. Selon cette entreprise, des véhicules pourraient avoir une autonomie de 200 km et seraient rechargés en… quelques minutes.

Supercondensateur étirable

Quant aux chercheurs de Nanyang Technology University (NTU), ils misaient dès 2014 sur un gel constitué de nanotubes de dioxyde de titane. Il permettrait jusqu’à 10.000 recharges avant que la performance de la batterie diminue. Dans un article publié il y a quelques semaines dans la revue Advanced Materials, l’équipe a précisé qu’elle avait développé un supercondensateur personnalisable ou « modifiable ». Sa structure et sa forme peuvent être modifiées après sa fabrication, tout en conservant sa fonction de source d’énergie.

Précisons qu’un supercondensateur n’est pas une batterie. C’est une sorte de super condensateur capable de stocker une certaine quantité de charges électriques. Mais il en existe déjà dans des bus électriques, des tramways ou encore des bateaux électriques.

Selon le professeur Chen Xiaodong, qui dirige ces travaux, le nouveau supercondensateur, une fois monté dans une structure en nid d’abeilles, a la capacité de stocker une charge électrique quatre fois plus élevée que la plupart des supercondensateurs extensibles existants.

De plus, lorsqu’il est étiré à quatre fois sa longueur initiale, il conserve près de 98 % de la capacité initiale de stockage de l’énergie électrique, même après 10 000 cycles d’étirement et de dégagement. Autre intérêt : Le coût de production de 1 cm2 serait d’environ 0,10 dollar.

Par Philippe Richard