Les batteries lithium-ion représentent une source d’énergie utilisée dans de nombreux produits que nous utilisons ou utiliserons dans un proche futur comme par exemple les véhicules électriques, les smartphones, les tablettes ou encore les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle pour le réseau électrique (smartgrids). Ces batteries ont généralement une durée de vie limitée à 500 cycles de chargement, ce qui correspond à deux ans d’utilisation normale. Elles utilisent des matériaux (lithium, graphite notamment) qui sont des ressources en raréfaction, difficiles à extraire, dans des conditions sociales pas toujours maîtrisées et qui génèrent également des pollutions en fin de vie même lorsqu’elles sont recyclées.

Plusieurs équipes de chercheurs à travers le monde travaillent sur des alternatives ou des améliorations des batteries lithium-ion. Je vous présente ici deux approches différentes :

•  La première mise sur des matières premières végétales pour limiter l’impact environnemental des batteries
• La seconde sur le remplacement du graphite par du dioxide de titane afin d’améliorer drastiquement le temps de chargement et la durée de vie des batteries

Daniel Brandell et son équipe de l’Université d’Uppsala

Dans leur dernière étude, les chercheurs du laboratoire Ångström de l’Université d’Uppsala ont mis au point un nouveau concept de batterie. Cette dernière est basée sur la récupération de matières biologiques renouvelables d’une teneur en énergie équivalente à celle des batteries au lithium-ion. Les composants de la batterie sont faits de biomatériaux organiques renouvelables (luzerne et résine de pin), qui peuvent être recyclés avec un faible apport d’énergie et de produits chimiques non dangereux, tels que l’éthanol et l’eau.

Ce n’est pas la première fois que des chercheurs conçoivent des batteries renouvelables, ce qui est nouveau en revanche c’est que la conception d’une nouvelle batterie à partir d’une autre usagée est également possible. En d’autres termes, un procédé simple permettrait de les réutiliser.

Les scientifiques ont démontré que le lithium extrait d’une batterie usagée pouvait être utilisé dans une nouvelle batterie : « tout ce qui doit être ajouté en plus, constitue le biomatériau ». Leur batterie s’est avérée capable de fournir jusqu’à 99% de la production d’énergie à partir de la première. Avec d’autres modifications, ce chiffre pourrait très probablement devenir encore plus élevé, affirment les chercheurs.

« L’utilisation de matériaux organiques à partir de sources renouvelables permet de résoudre certains problèmes qui résulteraient d’une énorme hausse de l’utilisation des batteries au lithium. Mais par-dessus tout, c’est un grand pas en avant permettant de récupérer, à un degré élevé, d’une manière simple le lithium de ces batteries. Ces solutions sont aussi potentiellement très rentables » a indiqué le Professeur Daniel Brandell.

Chen Xiaodong et son équipe de l’Université Technique de Nanyang

Les scientifiques de l’Université de technologie de Nanyang à Singapour ont développé un nouveau type de batteries ultra-rapides qui peuvent être rechargées jusqu’à 70 % de leur capacité en seulement deux minutes. Cette batterie aurait une longévité de 10 000 cycles et pourrait tenir vingt ans sans perte de capacité. Un avantage certain en terme de développement durable mais également en terme de réduction des coûts liés au changement régulier des batteries existantes actuellement.

Pour cela, les chercheurs ont remplacé le graphite des batteries lithium-ion (utilisé pour l’anode) par un gel composé de molécules de dioxyde de titane, un élément qui à l’avantage d’être à la fois bon marché et abondant dans notre sol. A l’état naturel, le dioxide de titane se présente sou forme sphérique, l’équipe de l’Université Technique de Nanyang a trouvé le moyen de transformer le dioxide de titane en de fins nanotubes d’un diamètre 1000 fois plus fin qu’un cheveuce qui accélère la réaction chimique et permet un chargement ultra-rapide.

Lien vers les articles originaux :

Université de technologie de Nanyang

Université d’Uppsala

Et vous, quelle est votre opinion sur ces deux approches ? N’hésitez pas à laisser votre commentaire ci-dessous.