Une équipe japonaise et australienne (universités de Nouvelle-Galles du Sud et de Yokohama) vient d'annoncer avoir créé une batterie à semi-conducteurs qui, selon elle, est littéralement éternelle. Et maintenant, un flash-back.
Cet été, j'ai considéré avec un peu de fierté le fait que mon smartphone avait désormais presque 4 ans. Les temps bibliques de nos jours, entre Obsolescence planifiée et des mises à jour continues, même minimes, qui vous obligent presque à changer d'appareil tous les 18 mois (ou moins). Je n'ai pas vraiment pensé à la changer, mais par une chaude journée de juillet la plaque arrière s'est littéralement éjectée devant mes yeux. Oui, éjecté, comme ces sièges de pilote de jet quand on appuie sur le bouton pour s'échapper avec le parachute. Hein? C'est simple : la batterie avait gonflé de façon disproportionnée, provoquant « l'explosion » de l'appareil. Il aurait pu prendre feu, m'a dit le réparateur.
Bien. C'est mauvais. Parce que c’est un phénomène assez courant et que beaucoup d’entre vous, lecteurs, ont probablement vécu quelque chose de similaire. Cependant, ce qui est vraiment inquiétant, c'est l'impact environnemental de cette faible durée de vie des batteries, surtout maintenant que nous allons mettre ces choses partout, dans les maisons pour économiser les énergies renouvelables et dans pratiquement toutes les voitures. Le « Saint Graal » dans ce domaine est de trouver une batterie qui dure beaucoup plus longtemps et qui est beaucoup plus stable. Je vous ai parlé de nombreuses recherches dans ce sens, et celle-ci est incroyable.
OK, les gars, vous avez mon attention.
Une prémisse avant de plonger dans cette surprenante recherche, pour comprendre de quoi on parle. La plupart d'entre nous utilisent des batteries alimentées à partir d'ions lithium, qui ont deux électrodes (positive et négative) et un électrolyte gélatineux, ainsi qu'un séparateur au centre. Cet électrolyte permet aux ions de Lithium pour se déplacer entre les électrodes, permettant à la batterie de stocker et de libérer de l'énergie électrique. UNE batterie à l'état solide Cela fonctionne de la même manière, mais utilise un électrolyte solide en céramique ou en verre. Ces électrolytes plus denses permettent aux batteries à semi-conducteurs de conserver plus d'énergie et d'être plus rapides que les batteries lithium-ion. Pour cette raison, ils sont idéaux pour les véhicules électriques à longue autonomie, l’aviation alimentée par batterie et même les navires alimentés par batterie.
Et maintenant, le point faible des deux : la durée. Ce qui se produit? Pourquoi ces batteries « vieillissent » ainsi ? Je vais essayer de le dire brièvement. Parfois, les ions lithium de l’électrode positive peuvent attirer et absorber des électrons « indésirables », se transformant en dépôts de lithium métallique brut. Ce processus peut réduire la quantité d’ions lithium disponibles dans la batterie, réduisant ainsi sa capacité globale. Un peu comme les plaques de cholestérol dans une artère, alors, si ces dépôts de lithium s'accumulent (en pointes appelées dendrites), ils peuvent provoquer un court-circuit catastrophique dans la cellule. Cela se produit dans les batteries lithium-ion, et actuellement de manière encore plus catastrophique dans les batteries à semi-conducteurs. Voilà. Et mon téléphone a disparu.
Oui, mais la batterie éternelle ?
Nous sommes ici. Dans la recherche qui vient d'être publiée dans Nature (comme toujours, je vous la mets en lien si vous voulez en savoir plus : vous pouvez le trouver ici), l'équipe annonce avoir créé une électrode positive si stable qu'elle ne produit aucun dépôt de lithium, ce qui signifie qu'une batterie à semi-conducteurs qui l'utilise ne se dégradera pratiquement jamais. Pour le prouver, ils ont construit une petite cellule de 300 mAh et l’ont testée à plusieurs reprises. Après 400 cycles de charge, il avait encore littéralement la même capacité de démarrage: proportionnellement c'est comme si une Tesla Model 3 LR avait parcouru 212.000 132.000 kilomètres (XNUMX XNUMX miles) sans perdre sa capacité de charge. Habituellement, les cellules Tesla se dégradent de 12% après cette distance, mais cette nouvelle électrode semble promettre un avenir avec beaucoup moins de limites pour nos batteries. Cela ouvre la voie à des scénarios dans lesquels même une batterie survit à la durée de vie du véhicule qui l'héberge, en « migrant » vers un nouveau véhicule.
Les implications : nombreuses et très importantes
Aujourd'hui, le fabrication de véhicules électriques et leurs batteries ont un impact environnemental élevé, y compris les émissions de carbone liées à la production et aux activités d'extraction nécessaires. Cependant, avec cette nouvelle batterie éternelle, l’industrie du véhicule électrique pourrait devenir beaucoup plus durable. Cela ouvrirait de vastes espaces pour le marché des véhicules électriques d’occasion, car même ceux ayant un kilométrage élevé pourraient toujours fonctionner correctement. En d’autres termes, n’importe qui, quel que soit son budget, peut conduire un véhicule électrique.
Et les batteries secteur ? Ils constituent actuellement un pilier essentiel des infrastructures d’énergies renouvelables, mais leur durée de vie est limitée. Les cellules fonctionnent pendant environ 20 ans. Pour le moment, cela ne pose pas de problème car aucune batterie réseau n’a plus de 20 ans, mais lorsque nous commencerons à les remplacer, nous produirons davantage d’émissions de carbone et une exploitation minière nocive pour l’environnement. Avec une batterie pratiquement éternelle comme celle présentée dans Nature, la durée de vie des batteries du réseau sera indéfinie, ce qui réduira considérablement les émissions globales de carbone dans le domaine déjà plus vert des énergies renouvelables.
En résumé : cette pile éternelle peut-elle changer le monde ?
Je dirais oui, même si le mot « éternel » sonne mal et ne peut pas être vrai. Les données actuelles nous montrent qu'après un nombre suffisant de cycles la batterie n'a pas bougé d'un iota, mais cela ne signifie pas qu'une batterie n'épuisera jamais sa capacité. Et de toute façon, il y a aussi d’autres facteurs à considérer : par exemple, combien de temps faut-il pour charger une batterie comme celle-ci ? Est-ce sûr ? Combien cela coûtera-t-il. C'est facile de dire éternel.
Pourtant, même si nous restons rationnels, il y a de quoi se réjouir : si ces chercheurs, comme ils l’annoncent, ont trouvé un moyen de fabriquer des batteries incroyablement durables et à forte densité énergétique, les répercussions d’une telle technologie auront un impact profond sur notre avenir et nos efforts pour sauver le monde… de nous-mêmes.
