C’est fini pour la batterie qu’on laisse charger toute la nuit : en Australie, trois minutes suffisent et il n’y a plus un gramme de lithium dedans

Trois minutes. C’est le temps qu’il faut désormais pour recharger une batterie capable de tenir plus de 60 000 cycles, sans une once de lithium à l’intérieur. La promesse vient d’Australie, où des chercheurs de la Flinders University viennent de publier des résultats qui bousculent une idée reçue : celle d’une batterie forcément lente à charger et forcément construite autour du lithium.

Des chercheurs australiens ont mis au point un prototype de batterie zinc-iode capable de supporter plus de 60 000 cycles avec une recharge en trois minutes. Le détail qui change tout : sa chimie à base d’eau la rend totalement incombustible. Fini les scénarios d’emballement thermique qui hantent les fabricants de smartphones et de trottinettes électriques. Ce n’est pas une annonce en l’air lancée pour faire parler d’elle : l’annonce a du poids, car elle est validée par une publication dans la prestigieuse revue Angewandte Chemie.

Une chimie radicalement différente du lithium-ion

Oubliez l’intercalation des ions lithium dans le graphite, ce mécanisme délicat qui limite la vitesse de charge des batteries actuelles. Ici, tout repose sur le zinc et l’iode, deux éléments qui dialoguent dans un électrolyte aqueux. L’iode est un matériau efficace pour les batteries rechargeables, avec une capacité de stockage d’énergie potentielle d’environ 211 mAh/g. Le hic, c’est que l’iode a tendance à migrer là où il ne devrait pas à l’intérieur de la cellule, un phénomène qui dégrade les performances au fil des cycles.

La solution trouvée par l’équipe australienne tient dans un ingrédient inattendu : un polymère organique à base de cyclodextrine, peu coûteux, qui aide à stocker et contrôler les substances chimiques clés, permettant une charge rapide tout en maintenant les performances. Résultat concret sur le banc d’essai : une première configuration a atteint 150 mAh/g tout en dépassant 60 000 cycles de charge et de décharge, avec une recharge qui prend environ 3 minutes. Une seconde version pousse la capacité plus loin, au prix d’une longévité moindre : une autre version monte à 205 mAh/g, avec environ 8 000 cycles et une recharge complète en près de 7 minutes.

Pour donner une idée de l’écart avec ce qu’on connaît : un prototype capable d’encaisser 60 000 cycles de charge, là où une batterie de smartphone classique peine à dépasser les 500 avant de faiblir. si votre téléphone actuel commence à fatiguer après un an et demi d’usage intensif, cette technologie tiendrait, en théorie, plus d’un siècle de charges quotidiennes.

Pourquoi l’Australie mise sur le zinc plutôt que le lithium

Le choix du zinc n’a rien d’un hasard géologique. Le pays qui domine aujourd’hui l’extraction mondiale de lithium regarde déjà vers l’après. Par rapport au lithium, le zinc est un métal largement disponible, notamment en Australie, qui détient les plus importantes réserves connues au monde et une part de 20 % à 28 % du marché mondial. Un des coauteurs de l’étude, Shangxu Jiang, résume l’enjeu stratégique sans détour : “En tant que producteur et exportateur mondial de premier plan, nous pouvons utiliser ces ressources en zinc pour un stockage d’énergie plus sûr, ce qui est important pour la production d’énergie en Australie”.

Ce raisonnement dépasse la seule université Flinders. Un autre laboratoire australien, celui de l’ANU, planche de son côté sur une batterie à flux à base d’eau destinée aux particuliers. Des ingénieurs ont mis au point une batterie à base d’eau qui pourrait aider les ménages australiens à stocker l’énergie solaire sur leur toit de manière plus sûre, moins chère et plus efficace que jamais. L’objectif affiché est clair : une batterie qui devrait être beaucoup moins chère que les systèmes lithium-ion actuels, qui coûtent 10 000 dollars. On sent bien qu’un mouvement de fond se dessine outre-Pacifique, où plusieurs équipes cherchent en parallèle à s’affranchir du lithium pour le stockage stationnaire.

Pourquoi ce n’est (pas encore) la fin du lithium dans nos poches

Avant de rêver d’un smartphone qui se recharge à la vitesse d’un café pris debout, il faut regarder le revers de la médaille. Le défaut structurel de cette chimie, c’est l’encombrement. Le principal défaut de cette technologie est sa densité énergétique volumique, bien inférieure à celle du lithium-ion : pour une même quantité d’énergie stockée, cette batterie est beaucoup plus grosse. Dans un téléphone où chaque millimètre cube compte, c’est rédhibitoire. Dans l’univers ultra-compact de nos smartphones, c’est un obstacle rédhibitoire, et sa tension plus faible obligerait à des montages complexes pour alimenter nos appareils.

Il faut aussi tempérer l’enthousiasme sur l’échelle de la démonstration. Les milliers de cycles de charge sont une performance de laboratoire sur une cellule de la taille d’une pièce de monnaie, et passer à une production industrielle en grand format et ultrafin est un défi colossal. Voilà pourquoi les chercheurs eux-mêmes orientent cette technologie vers un usage bien précis : le stockage stationnaire à grande échelle. Sa faible densité énergétique la destine au stockage stationnaire, réseau électrique et solaire, et non aux smartphones. Les batteries domestiques couplées aux panneaux solaires, les grosses installations qui lissent la production éolienne ou solaire, voilà le terrain de jeu naturel de cette invention, pas la poche de votre jean.

Le lithium n’a donc pas dit son dernier mot dans nos téléphones : les fabricants continuent d’ailleurs à miser sur des alternatives plus discrètes, comme les cellules silicium-carbone. Les cellules silicium-carbone conservent une base lithium-ion, mais utilisent davantage de silicium dans les électrodes afin de stocker plus d’énergie sans augmenter trop fortement le volume. Reste que du côté des maisons équipées de panneaux solaires et des futurs réseaux électriques intelligents, la donne pourrait bel et bien changer d’ici quelques années, si l’industrialisation de cette batterie australienne tient ses promesses de laboratoire.

Sources : journaldugeek.com | generation-nt.com