6 alternatives au lithium

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Des smartphones aux véhicules électriques, les batteries alimentent à elles seules certaines des technologies les plus marquantes de nos vies. Et même si les batteries elles-mêmes ne constituent pas une nouvelle technologie, le type lithium-ion (Li-on) qui alimente la plupart de nos appareils n'a commencé à gagner du terrain qu'il y a quelques décennies. Mais alors que le monde s’oriente vers des sources d’énergie renouvelables et durables comme l’énergie éolienne et solaire, des percées similaires dans les alternatives aux batteries lithium-ion ont également vu le jour ces dernières années.

Dans cet article, jetons un coup d’œil rapide aux alternatives aux batteries lithium-ion qui se profilent à l’horizon. Mais d’abord, rappelons le fonctionnement des batteries modernes et les nombreux problèmes qui affligent cette technologie.

Avant d'explorer le fonctionnement des technologies concurrentes, il convient de revoir les bases d'une batterie lithium-ion rechargeable et pourquoi elles ne sont pas tout à fait idéales dans le monde d'aujourd'hui.

Chaque batterie est composée d'une cathode (électrode positive), d'une anode (électrode négative) et d'un milieu électrolytique. Lorsque vous videz une batterie Li-on chargée, les ions lithium chargés positivement se déplacent de l'anode à la cathode. Cela déclenche également un flux d’électrons qui peuvent être utilisés pour alimenter des appareils électroniques. Et lorsque vous chargez une batterie Li-on, le même processus se déroule en sens inverse.

Au total, vous obtenez un cycle qui permet de charger et de décharger une batterie Li-on des centaines de fois. Mais cela ne veut pas dire que la technologie est parfaite.

Les batteries Li-ion présentent un certain nombre d'inconvénients, qui ont tout affecté, de la production d'iPhone à la viabilité des voitures électriques. Certains de ces problèmes incluent :

Compte tenu de tous les problèmes ci-dessus, il n’est pas surprenant que pratiquement toutes les grandes entreprises technologiques tentent de trouver des technologies de batteries alternatives. Même si bon nombre de ces efforts n’en sont qu’à leurs balbutiements, une poignée d’entre eux pourraient alimenter les véhicules électriques de nouvelle génération et d’autres appareils électroniques grand public au cours de la prochaine décennie. Alors, sans perdre de temps, voici une liste rapide des meilleures alternatives lithium-ion et de la manière dont elles améliorent la technologie des batteries existante.

Commençons par une technologie de batterie qui ne s’éloigne pas trop de la base Li-on que nous connaissons.

Les batteries sodium-ion remplacent simplement les ions lithium comme porteurs de charge par le sodium. Ce seul changement a un impact important sur la production de batteries, car le sodium est bien plus abondant que le lithium. En fait, vous pouvez utiliser le sel des océans pour extraire du sodium presque partout dans le monde. Cela pourrait également réduire le coût de production des batteries, car vous n’aurez plus à vous soucier du stockage et du transport d’un matériau potentiellement dangereux comme le lithium.

Cependant, les batteries sodium-ion ne sont pas parfaites non plus. Leurs ions sont physiquement plus gros que le lithium, ce qui se traduit par une densité énergétique plus faible. Dans le monde réel, cela peut entraîner une autonomie plus faible pour les véhicules électriques et une autonomie plus courte pour les smartphones. Néanmoins, les autres avantages des batteries sodium-ion méritent des recherches plus approfondies sur la technologie.

Une batterie lithium-ion utilise du cobalt à l’anode, qui s’est avéré difficile à obtenir. Les batteries au lithium-soufre (Li-S) pourraient remédier à ce problème en utilisant à la place du soufre comme matériau cathodique. En plus de remplacer le cobalt, les batteries Li-S offrent quelques avantages, notamment une densité énergétique plus élevée et des coûts de production inférieurs.

Le plus gros problème des batteries lithium-soufre à l’heure actuelle concerne leur taux de dégradation rapide. Ainsi, même si nous avons vu un avion à énergie solaire utiliser une batterie Li-S dès 2008, nous attendons toujours la poursuite des recherches pour rendre cette technologie viable pour l'électronique quotidienne.

Les batteries lithium-ion utilisent un milieu électrolytique liquide qui permet aux ions de se déplacer entre les électrodes. L'électrolyte est généralement un composé organique qui peut prendre feu lorsque la batterie surchauffe ou se surcharge. Alors, pour réduire ce risque, les chercheurs ont imaginé une alternative : les batteries à semi-conducteurs. Ceux-ci utilisent un électrolyte inorganique solide, qui peut supporter des environnements difficiles et des variations brusques de température.