Une batterie à l'aluminium recharge un téléphone en 1 minute... au labo

Actuellement, les travaux sur les batteries lithium-ion se séparent en deux axes de recherche. Le premier consiste à améliorer les performances de la technologie existante, à l'instar de Satki3 qui travaille sur des batteries lithium-ionbatteries lithium-ion deux fois plus endurantes. Le second axe tente de trouver un substitut au lithium qui soit aussi efficace, voire davantage, plus écologique et moins onéreux. C'est la voie choisie par une équipe de scientifiques de l'université de Stanford, aux États-Unis. Emmenés par le professeur Hongjie Dai, les chercheurs ont développé une batterie aluminiumaluminium-ion très prometteuse. « Nous avons développé une batterie aluminium rechargeable qui peut remplacer des produits de stockage telles que les piles alcalinesalcalines qui sont nuisibles pour l'environnement, ou les batteries lithium-ion qui peuvent parfois prendre feufeu », explique le professeur Dai.

L'aluminium constitue une alternative valable au lithium car il est peu inflammable, offre une capacité de stockage de charge élevée et un faible coût. Cependant, les chercheurs butent sur une limite : le maintien des performances au fil des cycles de charge. Actuellement, les prototypes de batteries aluminium tiennent une centaine de charges avant que leur capacité ne commence à décroître. Celle que les chercheurs de Stanford ont développée peut supporter 7.500 cycles sans perdre en efficacité. Leur batterie se compose d'une anodeanode en aluminium et d'une cathodecathode en graphitegraphite associées à un électrolyte liquideliquide, le tout inséré dans une poche souple en polymèrepolymère. L'équipe dit avoir découvert de façon accidentelle qu'une cathode à base de graphite pouvait solutionner ce problème d'endurance.

Lors de leurs tests, les chercheurs de Stanford ont réussi à recharger ce smartphone relié à deux prototypes de batterie aluminium en une minute. © Precourt Institute for Energy, Stanford University, YouTube

La batterie aluminium-ion produit environ 2 volts

« L'électrolyte est un peu comme un sel qui se liquéfie à température ambiante. Elle est donc très sûre », explique l'un des auteurs de l'article scientifique à paraître dans la revue Nature. Pour démontrer ce niveau de sécurité, les scientifiques ont tourné une vidéo postée via YouTube dans laquelle on les voit percer un trou dans la batterie qui continue à fonctionner sans prendre feu. Outre la stabilité des performances et la sécurité, cette batterie offre un temps de charge extrêmement court. Les tests en laboratoire ont permis d'atteindre un délai d'une minute pour recharger un smartphone branché à deux batteries produisant ensemble une tension de 5 voltsvolts. L'autre intérêt de l'aluminium est sa souplesse qui permettrait de créer des batteries flexibles pour des vêtements intelligents ou des objets connectés.

En dehors des smartphones et des autres appareils électroniques nomades, les chercheurs de Stanford estiment que ce type de batterie pourrait également servir pour les réseaux électriques basés sur les énergies renouvelables. « Nos dernières données non publiées suggèrent qu'une batterie d'aluminium peut être rechargée des dizaines de milliers de fois », soulignent les chercheurs.

Cependant, il y a tout de même une ombre à ce tableau idyllique... Pour le moment, la batterie aluminium de Stanford ne génère qu'une tension d'environ 2 volts, soit environ la moitié de ce que peut faire une batterie lithium-ion. Les chercheurs pensent qu'ils pourraient aller plus loin en améliorant le matériaumatériau employé pour la cathode. « Notre batterie a tout ce dont on peut rêver : des électrodesélectrodes peu onéreuses, une bonne sécurité, une capacité de charge à haute vitessevitesse, la souplesse et la duréedurée de vie. Je la considère comme un nouveau type de batterie qui en est à ses prémices. C'est tout à fait passionnant », s'enthousiasme le professeur Hongjie Dai, sans toutefois s'avancer sur une feuille de route concrète pour l'aboutissement de ses travaux.