Les fluorures de métaux, ingrédients de la batterie du XXIème siècle

Les fluorures de métaux, ingrédients de la batterie du XXIème siècleL’accumulateur lithium était jusqu’à récemment ce qui se faisait de mieux en matière de batterie. On le retrouve dans nos appareils électroniques du quotidien (ordinateurs, téléphones portables…), ainsi que sous le capot de certaines voitures électriques. Mais la recherche s’accélère et pourrait bientôt donner le jour à un nouveau type de batterie : plus sûres, plus légères et plus compactes, les batteries aux fluorures de métaux sont surtout capables de stocker beaucoup plus d’énergie.

Des chercheurs allemands du Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sont sur le point de développer un nouveau type de batterie[1] susceptible de stocker jusqu’à six fois plus d’énergie que les modèles traditionnels. L’enjeu est de taille : l’efficacité énergétique accrue des batteries du futur doit permettre aux appareils mobiles et aux véhicules électriques d’être dotés d’accumulateurs à la fois plus légers, plus petits et plus efficaces.

En matière de batterie de voiture électrique, l’état de la technique actuelle s’appelle l’accumulateur électrochimique lithium-ion : il se compose de cellules séparées qui consistent en deux électrodes composées de fines pellicules métalliques, l’une recouverte de graphite, l’autre d’un composé du lithium, entre lesquelles est introduit un liquide conducteur permettant la circulation des électrons. L’efficacité d’un tel accumulateur dépend de sa composition chimique, or celle de la batterie lithium-ion montre déjà ses limites. Dans une voiture électrique, elle permet au mieux une autonomie de 160 km.

D’où la nécessité de développer de nouveaux matériaux. L’équipe du Professeur Maximilian Fichtner au KIT dispose d’ores et déjà en laboratoire de matériaux deux fois plus performants que ceux qui sont utilisés dans l’industrie pour la production des meilleures batteries de voitures. Au lieu du lithium et du graphite, les chercheurs misent sur les fluorures de métal.

L’idée n’est pas nouvelle : comme l’explique Maximilian Fichtner, « on y pense depuis les années 1970, mais nous sommes les premiers à avoir prouvé que le principe fonctionnait.» Dans sa batterie, les ions fluorures migrent d’une électrode à l’autre pour convoyer le courant électrique. Les progrès sont sensibles par rapport à une pile traditionnelle au lithium : « plusieurs électrons peuvent être transférés pour chaque atome de métal, ce qui permet d’atteindre des densités énergétiques incroyablement élevées, jusqu’à dix fois celles des batteries lithium-ions traditionnelles. », précise le chercheur. Un autre avantage : le lithium est rare, cher et dangereux d’utilisation. Les nouvelles batteries pourraient donc à terme être à la fois moins chères et plus sûres, en plus d’être plus efficaces.

Les applications possibles des batteries aux fluorures de métaux sont aussi vastes que le champ de l’électronique : leur compacité et leur autonomie accrues feraient merveille dans les téléphones portables, ainsi que dans le moteur de la voiture électrique de demain. Dans quelques années, Fichtner compte justement tester ses batteries sur un  véhicule électrique. Autonomie escomptée : 500km.

[1] http://www.dw.de/dw/episode/0,,15659685,00.html

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