Batteries : l’électrode la plus rapide au monde est française !

Dans nos téléphones et nos ordinateurs portables. Dans nos voitures électriques et demain pour stocker des énergies renouvelablesénergies renouvelables. Les batteries sont de plus en plus présentes dans notre quotidien. Et parce que ce sont les électrodes de ces batteries qui limitent aujourd'hui principalement leurs performances, la société française Nawa Technologies a mis au point un nouveau design d'électrode qui permet de multiplier par trois la densité d'énergie et par dix la densité de puissance des batteries, en proposant ainsi des batteries légères et compactes au temps de charge faible et avec une durée de vie jusqu'à cinq fois plus longue que les batteries classiques.

Pour arriver à cela, les ingénieurs de Nawa Technologies ont cherché à réduire drastiquement le libre parcours moyen des porteurs de charge. La distance que les ions doivent parcourir dans les électrodes pour entrer ou sortir de la batterie. Ils sont parvenus à passer de l'ordre du micromètremicromètre à celui du nanomètre -- c'est mille fois moins -- en alignant des nanotubes de carbone verticalement, de façon à faire émerger cent milliards d'entre eux de chaque centimètre carré d'électrode. Le tout avant de les recouvrir de matièrematière active.

Et cette matière active, ce n'est pas nécessairement du lithiumlithium -- comme dans la plupart des batteries actuelles. Ce design de nanotubes de carbonenanotubes de carbone est également compatible avec de nombreux autres matériaux actifs : le siliciumsilicium, le |a57e6c9df359f77861e26e4c1ba2eb4b|-manganèsemanganèse-|83b17cf2db7228ed679edcb4f7100a77| le soufresoufre ou encore d'autres plus exotiquesexotiques sur lesquels travaillent des fabricants de cellules spécifiques.

À gauche, une représentation d’une structure d’électrode typique à travers laquelle un ion doit parcourir de longues distances. À droite, la structure rigide à base de nanotubes de carbone alignés verticalement mise au point par Nawa Technologies et qui relie chaque petite goutte de matière active et les ions à l’intérieur directement au collecteur de courant. © Nawa Technologies

Les voitures électriques au premier rang des clients

Non seulement cette technologie est compatible avec ces autres matériaux, mais dans certains cas, elle semble même faire sauter quelques verrousverrous. La taille du matériaumatériau actif des batteries à base de silicium -- qui pourrait présenter une densité d'énergie deux fois supérieure à celle des batteries lithium-ionbatteries lithium-ion -- change au fur et à mesure des charges et des décharges. Dans ce cas précis, les nanotubes de carbone pourraient agir comme autant de cages grillagées qui laissent de la place au silicium pour s'étendre d'une part, mais le contraint sur une structure rigide « incassable » d'autre part.

Une manière, peut-être, d'éliminer le lithium des batteries. Le lithium, un élément rare et cher. Car alors que les ingénieurs de Nawa Technologies promettent une recharge de 0 à 80 % en seulement cinq minutes, des questions se posent toutefois concernant le coût de cette technologie. La société est convaincue de pouvoir produire ces électrodes à un prix compétitif. Déjà, une unité produit de tels nanotubes de carbone alignés verticalement pour des applicationsapplications de supercondensateurs.

De quoi permettre à Nawa d'annoncer la mise sur le marché de sa nouvelle électrode d'ici 2022. Tout en concédant que les fabricants de batteries devront apporter des changements assez considérables à leurs processus de production. Premier client à grande échelle : le fabricant lui aussi français Saft, associé à PSAPSA et Renault pour la fabrication de batteries pour véhicules électriques.