De Volta aux accumulateurs Li-ion - Développement des batteries au lithium

Dans la longue histoire du développement des systèmes de stockage électrochimique de l’énergie (piles, accumulateur), l’avènement des accumulateurs au lithium métal, puis lithium-ion représente un tournant. Cette technologie d’accumulateur utilisant une électrode négative à fort pouvoir réducteur et par voie de conséquence un électrolyte non aqueux permet, une fois associée avec une électrode positive adéquate, de générer une force électromotrice d’environ 4 V. Cette tension élevée est un premier atout pour permettre de stocker une énergie électrique importante rapportée à la masse et au volume de l’accumulateur. L’optimisation du choix des matériaux et les progrès des techniques de fabrication réalisés depuis la mise sur le marché des premiers accumulateurs Li-ion en 1991 permettent d’atteindre aujourd’hui des densités d’énergies voisines de 250 Wh · kg^–1 et 600 Wh · L^–1. Ces valeurs sont de loin les plus élevées obtenues parmi les systèmes rechargeables fonctionnant à température ambiante.

Les premiers accumulateurs Li-ion ont été conçus et commercialisés initialement par Sony (et Asahi Kasei) pour l’alimentation de caméscopes. Depuis lors, cette technologie a accompagné de manière synergique l’explosion du marché des appareils électroniques portables et a rapidement supplanté dans ces applications la technologie d’accumulateur aqueux la plus avancée, le nickel-hydrure métallique (Ni-MH). Par ailleurs, le rôle clef joué par cette technologie dans la conception et la réalisation des équipements électroniques portables, allié à la position de quasi-monopole prise par l’industrie asiatique sur ces marchés depuis la fin des années 1980, a rapidement conduit à une intégration de la fabrication des accumulateurs Li-ion au sein des firmes concernées. Ce positionnement stratégique explique en grande partie la prééminence actuelle des fabricants d’accumulateurs japonais, coréens, plus récemment chinois sur cette production.

Parallèlement, dans un contexte global imposant la réduction de l’utilisation des énergies fossiles et le recours à des sources d’énergies renouvelables, la question du stockage de l’énergie électrique devient de plus en plus prégnante. Considérés il y a peu comme trop coûteux et insuffisamment sûrs, les accumulateurs Li-ion tirent aujourd’hui bénéfice de la maturité technologique de la filière et pénètrent chaque jour davantage le marché du véhicule électrique et hybride et du stockage stationnaire à grande échelle. Ces nouveaux domaines d’application, impliquant de plus forts volumes de production comparés à celui de l’électronique portable, imposeront sans nul doute de nouveaux développements à la technologie Li-ion, et motivent dès à présent la recherche de systèmes « post Li-ion » encore plus performants.