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Une batterie au lithium soufre fabriquée par des chercheurs de l’University Monash (Australie) réalise un saut inédit en matière d’efficience du stockage de l’énergie. Selon les calculs des chercheurs, cela pourrait permettre à des smartphones de tenir 5 jours, et aux véhicules électriques de dépasser les 1000 km d’autonomie.
Depuis leur invention entre le début des années 1970 et la fin des années 1980, les batteries Lithium-ion ont permis un extraordinaire développement des technologies mobiles et embarquées, du smartphone au voitures électriques en passant par le stockage industriel de l’énergie. Pourtant, ces accumulateurs souffrent de plusieurs problèmes : d’abord ils ont une fâcheuse tendance à former des dendrites – des cristaux qui finissent par court-circuiter l’anode et la cathode provoquant des surchauffes voire des explosions – et leur durée de vie est donc limitée.
Ensuite on a depuis plusieurs années atteint une limite en termes de densité d’énergie : disposer de plus d’autonomie signifie donc intégrer des batteries physiquement plus grosses et plus lourdes. Dans l’industrie des smartphones les constructeurs peuvent plus ou moins s’en accommoder en maximisant la taille disponible dans leurs appareils, tout en optimisant leur consommation énergétique pour réaliser des gains d’autonomie de génération en génération – même si ces derniers sont de plus en plus marginaux.
De l’autre les véhicules électriques sont limités par le poids qu’ils peuvent transporter : au-delà d’une certaine limite, la consommation des moteurs finit par annuler les gains de capacité des accumulateurs en raison de leur poids. Or depuis des années, on s’attend à ce qu’enfin des chercheurs trouvent une solution pour progresser en densité énergétique, et en sécurité. On a vu plusieurs approches se dessiner.
Le problème de la fabrication industrielle
D’abord, on en parle régulièrement, il y a le graphène, matériau très prometteur mais dont la fabrication pour ces applications éminemment industrielles n’est pas encore au point. Il y a également les batteries à état solide, qui autorisent l'emploi d’électrodes en lithium pur (permettant une plus grande densité énergétique), et évitent la formation de dendrites grâce à un électrolyte solide.
Bien qu’annoncées depuis des années aucune de ces solutions n’a encore atteint le marché. On le voit assez directement avec l’exemple du graphène, qui est tout simplement encore trop complexe à fabriquer dans les marges de qualité requises. Bien que Samsung pourrait produire de telles batteries cette année. Dans le second exemple, les difficultés de fabrication industrielle semblent aussi faire partie de l’équation. Alors évidemment, toute nouvelle avancée dans le domaine des batteries se heurtera aux mêmes questions, et l’aspect « faisabilité industrielle » est aussi pertinent que la technologie proprement dite.
Et c’est là que les batteries lithium-soufre pourraient bien tirer leur épingle du jeu. Les chercheurs de l’université ont mis au point la batterie lithium-soufre la plus efficiente jamais créé : elle pourrait permettre selon les calculs des chercheurs de multiplier l’autonomie des smartphones jusqu’à cinq fois. Des prototypes ont déjà été développés en Allemagne, et les chercheurs expliquent qu’au cours de l’année 2020, des tests seront menés pour inclure leur batterie dans des véhicules électriques et pour le stockage de l’énergie.
Fabrication low-cost et respectueuse de l’environnement ?
Plus intéressant encore : les chercheurs ont déposé un brevet qui porte sur la fabrication industrielle de ces batteries. « les chercheurs de l’Université Monash sont sur le point de commercialiser la première batterie lithium-soufre (Li-S) la plus efficiente au monde, qui pourrait dépasser les leaders actuels du marché par plus de quatre fois, et alimenter l’Australie et d’autres marchés mondiaux loin dans le futur », expliquent les chercheurs.
Les chercheurs insistent sur les performances de leur technologie, ainsi que des « coûts de fabrication réduits », des matériaux « abondants », un procédé de fabrication « simple » et une empreinte réduite sur l’environnement. Il est notamment question de procédés de fabrication qui emploient de l’eau plutôt que des solvants polluants. On attend avec impatience d’en savoir plus, notamment sur l’issue des tests qui seront menés cette année en Australie.
Source : Université Monash
Depuis leur invention entre le début des années 1970 et la fin des années 1980, les batteries Lithium-ion ont permis un extraordinaire développement des technologies mobiles et embarquées, du smartphone au voitures électriques en passant par le stockage industriel de l’énergie. Pourtant, ces accumulateurs souffrent de plusieurs problèmes : d’abord ils ont une fâcheuse tendance à former des dendrites – des cristaux qui finissent par court-circuiter l’anode et la cathode provoquant des surchauffes voire des explosions – et leur durée de vie est donc limitée.
Ensuite on a depuis plusieurs années atteint une limite en termes de densité d’énergie : disposer de plus d’autonomie signifie donc intégrer des batteries physiquement plus grosses et plus lourdes. Dans l’industrie des smartphones les constructeurs peuvent plus ou moins s’en accommoder en maximisant la taille disponible dans leurs appareils, tout en optimisant leur consommation énergétique pour réaliser des gains d’autonomie de génération en génération – même si ces derniers sont de plus en plus marginaux.
De l’autre les véhicules électriques sont limités par le poids qu’ils peuvent transporter : au-delà d’une certaine limite, la consommation des moteurs finit par annuler les gains de capacité des accumulateurs en raison de leur poids. Or depuis des années, on s’attend à ce qu’enfin des chercheurs trouvent une solution pour progresser en densité énergétique, et en sécurité. On a vu plusieurs approches se dessiner.
Le problème de la fabrication industrielle
D’abord, on en parle régulièrement, il y a le graphène, matériau très prometteur mais dont la fabrication pour ces applications éminemment industrielles n’est pas encore au point. Il y a également les batteries à état solide, qui autorisent l'emploi d’électrodes en lithium pur (permettant une plus grande densité énergétique), et évitent la formation de dendrites grâce à un électrolyte solide.
Bien qu’annoncées depuis des années aucune de ces solutions n’a encore atteint le marché. On le voit assez directement avec l’exemple du graphène, qui est tout simplement encore trop complexe à fabriquer dans les marges de qualité requises. Bien que Samsung pourrait produire de telles batteries cette année. Dans le second exemple, les difficultés de fabrication industrielle semblent aussi faire partie de l’équation. Alors évidemment, toute nouvelle avancée dans le domaine des batteries se heurtera aux mêmes questions, et l’aspect « faisabilité industrielle » est aussi pertinent que la technologie proprement dite.
Et c’est là que les batteries lithium-soufre pourraient bien tirer leur épingle du jeu. Les chercheurs de l’université ont mis au point la batterie lithium-soufre la plus efficiente jamais créé : elle pourrait permettre selon les calculs des chercheurs de multiplier l’autonomie des smartphones jusqu’à cinq fois. Des prototypes ont déjà été développés en Allemagne, et les chercheurs expliquent qu’au cours de l’année 2020, des tests seront menés pour inclure leur batterie dans des véhicules électriques et pour le stockage de l’énergie.
Fabrication low-cost et respectueuse de l’environnement ?
Plus intéressant encore : les chercheurs ont déposé un brevet qui porte sur la fabrication industrielle de ces batteries. « les chercheurs de l’Université Monash sont sur le point de commercialiser la première batterie lithium-soufre (Li-S) la plus efficiente au monde, qui pourrait dépasser les leaders actuels du marché par plus de quatre fois, et alimenter l’Australie et d’autres marchés mondiaux loin dans le futur », expliquent les chercheurs.
Les chercheurs insistent sur les performances de leur technologie, ainsi que des « coûts de fabrication réduits », des matériaux « abondants », un procédé de fabrication « simple » et une empreinte réduite sur l’environnement. Il est notamment question de procédés de fabrication qui emploient de l’eau plutôt que des solvants polluants. On attend avec impatience d’en savoir plus, notamment sur l’issue des tests qui seront menés cette année en Australie.
Source : Université Monash