Avec nos très nombreux appareils électroniques et connectés, l’autonomie et leur capacité à être utilisés pour un temps toujours plus important est crucial. De quoi faire des batteries un secteur majeur de l’innovation.
À quoi ressemblera la batterie de demain ? Une durée de vie toujours plus longue, un espace toujours plus réduit et un coût qui diminue. C’est en tout cas l’objectif de nombreuses start-up qui se consacrent aux inventions et à l’innovation dans ce secteur. Tour d’horizon des projets les plus fous, séduisants ou convaincants qui pourraient définir l’avenir des batteries.
Batteries : l’Europe, le Japon et la Corée du Sud à la pointe
Quels sont les pays les plus en avance dans le secteur de la recherche des batteries ? C’est en Asie que l’on trouve les précurseurs dans ce domaine. Neuf entreprises dans le top 10 de celles qui possèdent le plus de brevets liés aux technologies sur les batteries se trouvent en Asie, surtout au Japon et en Corée du Sud. On trouve ainsi notamment Samsung, Panasonic, LG ou bien encore Toyota. Cependant, l’Europe n’est pas en reste. Bosch se classe ainsi en 5e position. Dans le top 25, on trouve aussi six entreprises européennes, contre deux seulement pour les États-Unis.
La France, un pays qui pointe le bout de son nez
Parmi les pays Européens, on pourrait (presque) se permettre un petit cocorico. L’Hexagone fait en effet partie des pays majeurs. Depuis l’an 2000, c’est même le deuxième pays au niveau européen en termes de brevets (1 354). La France reste toutefois encore très loin derrière l’Allemagne qui revendique 5.080 brevets sur la même période. Et si à l’échelle continentale, ce sont les PME qui agissent. La France peut s’appuyer sur le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) qui est particulièrement actif sur le sujet.
Les batteries lithium-ion au cœur de l’avenir
C’est du côté des batteries lithium-ion que se trouvent actuellement les principales évolutions dans la technologie des batteries. Elles font l’objet de nouvelles découvertes ces dernières années, notamment du côté de nouvelles associations chimiques qui permettent d’augmenter la puissance, la vitesse de charge ou encore la durabilité. Une évolution qui a eu une conséquence radicale au cours de la décennie écoulée. Ainsi, les prix ont baissé plus de 90% pour les modèles destinés aux voitures électriques et 66% pour ce qui de la gestion du réseau électrique. On note aussi une baisse très significative du prix des batteries pour vélos électriques.
Des batteries très longue durée à venir
Toujours plus haut, toujours plus fort. Dans le domaine des batteries, c’est la question de l’autonomie qui cristallise beaucoup l’attention. Entre smartphones, maison connectée et wearables, on veut toujours pouvoir les utiliser plus longtemps. Cependant, si l’on peut déjà tenir dans la durée, l’objectif est aussi et surtout de pouvoir recharger un équipement de façon immédiate ou presque. Si recharger votre smartphone en 30 secondes peut sembler une perspective lointaine, ce ne serait en fait pas si loin au vu des dernières avancées technologiques. Une demande très forte existe en ce sens.
L’avenir pas si lointain des batteries sans cobalt
Des chercheurs de l’université du Texas ont développé une batterie au lithium-ion qui n’utilise pas de cobalt dans son système. À la place on trouve plutôt un système basé sur un très fort pourcentage de nickel (89%) en ayant aussi recours à du manganèse et à de l’aluminium. Une méthode qui permet de compenser le fait que le cobalt est un matériau particulièrement cher, mais aussi rare. Ils assurent aussi que leur modèle a une bonne autonomie et une bonne distribution des ions. BMW a d’ailleurs récemment déboursé 100 millions d’euros pour obtenir du cobalt en quantité suffisante.
SVOLT, une batterie sans cobalt pensée pour les véhicules électriques
Un autre modèle, imaginé par l’entreprise SVOLT, basée à Changhzou, en Chine, propose là aussi un modèle sans cobalt, qui a été pensé pour le marché des véhicules électriques. Cette avancée permettrait notamment de réduire la facture pour ces véhicules, mais aussi une hausse de l’autonomie des véhicules. Les chercheurs assument que les voitures ainsi équipées pourraient dépasser sans difficulté les 800 kilomètres, le tout avec une sécurité accrue en raison de la réduction du risque d’incendie. Des négociations seraient en cours avec un grand fabricant automobile européen.
Une anode hybride pour proposer plus de stabilité
Des chercheurs finlandais ont décidé de s’attaquer au problème de stabilité des batteries lithium-ion avec une base en silicone. Ils ont donc mis au point un anode hybride, utilisant des microparticules de silicones et des nanotubes en carbone. L’objectif serait ainsi à terme de faire disparaître la graphite complètement pour la remplacer par du silicone, qui a dix fois plus de capacité. Le matériau hybride a déjà permis de voir des améliorations des performances de la batterie.
Les batteries sans métal d’IBM
Le service de recherche d’IBM a annoncé avoir mis au point un nouveau type de batterie conçu à partir d’éléments inédits jusque-là. Ils peuvent en effet tous être extraits directement depuis l’eau de mer. Il n’y a donc pas besoin de métaux lourds, ce qui pose problème régulièrement du côté de l’alimentation des fabricants. Cette technologie permet aussi de se débarrasser du lithium qui représente souvent un risque considérable d’incendie. Les bénéfices d’un point de vue des économies financières ou encore du temps de recharge ne sont pas à négliger.
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Les batteries au CO2 du MIT
Le CO2 est souvent vu comme une menace beaucoup trop réelle contre le climat en raison du réchauffement climatique. Cependant, des recherches menées par le MIT permettent d’y voir la solution au lieu du problème. L’idée est d’utiliser du dioxyde de carbone (CO2) au cœur de dispositifs de stockage de l’énergie tels que des batteries. Cela permettrait de limiter les émissions de gaz à effet de serre et pourrait ainsi fonctionner avec par exemple votre… sueur !
Les chercheurs ont démontré qu’elle pourrait par exemple être utilisée directement dans le flux de déchets des centrales électriques pour fabriquer des matériaux. Mauvaise nouvelle, des développements conséquents sont encore nécessaires avant de voir un premier prototype.
La technologie de Nawa pour bouleverser l’équilibre
L’Ultra Fast Carbon Electrode, c’est le nom de ce qui pourrait bien représenter l’avenir dans la technologie des batteries du futur. Alors que beaucoup d’entreprises essaient de développer de nouvelles cellules, l’entreprise française mise de son côté sur l’amélioration de l’électrode classique.
L’Ultra Fast Carbon Electrode utilise 100 milliards de nanotubes de carbone par centimètre carré alignés verticalement (c’est énorme). Une méthode qui permettrait d’améliorer vertigineusement la conductivité, d’offrir 10 fois plus de puissance et une durée de vie multipliée par cinq. Le temps de charge se comptera désormais aussi en minutes et plus en heures. Pour l’instant, la technologie de NAWA est encore en développement. Toutefois, la production est prévue pour 2023.
Redox Flow, une technologie qui promet
Une grande partie du futur de la technologie des batteries se trouve du côté de la technologie Redox Flow. Elles possèdent un avantage majeur par rapport aux batteries lithium-ion et surtout aux modèles plomb-acide : leur durée de vie. Avec la technologie Redox Flow, on peut utiliser les batteries dans des conditions beaucoup plus étendues sans incidence sur la durée de vie. Il n’y a pas non plus d’impératifs de conserver la batterie à une température basse. Par ailleurs, elles ne sont pas non plus sensibles au risque d’incendie. Enfin, ces batteries sont aussi en grande partie biodégradables.
A défaut d’innover dans la batterie, innovons dans la recharge
En 2020, Xiaomi se targuait d’avoir développer le chargeur de portable le plus puissant du marché avec un bloc de 80W et un plein en 20mn pour 4500 mAh. Deux ans plus tard, c’est devenu la norme comme en témoigne le Realme GT Neo 3T. Mais, c’est son grand frère, le GT Neo 3, qui innove avec pas moins de 150 W proposé par la marque pour une recharge complète de 5000 mAh en moins de 15mn ! A ce rythme là, on n’imagine pas les innovations qui pourraient voir le jour dans les années à venir pour la recharge de batterie. Surtout que Infinix a annoncé une charge rapide à 180 W récemment.
Au delà des smartphones, les innovations dans le choix de bornes de recharge pour véhicules électriques ne sont pas non plus en reste.
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