Page 40 - Invention Magazine 198 - Concours Lépine

La qualité de l’accumulateur fait la qualité d’une batterie. On peut mesurer l’efficacité du stockage d’un accumula-
teur à l’aide de trois grandeurs :
• Son énergie massique (en Wh/kg), qui correspond à la quantité
d’énergie que peut stocker l’accumulateur en fonction de son poids.
• Sa puissance massique (en W/kg), qui représente la puissance, soit l’énergie électrique
fournie dans un temps donné, que peut délivrer l’accumulateur en fonction de son poids.
• Sa cyclabilité, qui exprime le nombre de cycles de charge et de décharge que peut endurer l’accumulateur tout
en restituant le même niveau d’énergie. Cette cyclabilité caractérise ainsi la durée de vie de l’accumulateur.

La batterie au plomb La batterie au lithium

La première technologie d’accumulateurs ayant été dé- Dans les années 1990, l’avènement des équipements
veloppée fut la batterie rechargeable au plomb. Cette portables entraîne le développement de technologies
batterie est inventée en 1859 par le physicien français plus légères et plus performantes : les accumulateurs
Gaston Planté. Elle présente l’avantage d’être facile- nickel-métal hydrure et les accumulateurs au lithium.
ment étanche, par l’utilisation d’une solution gélifiée. Ces derniers connaissent un succès fulgurant du fait
Elle est également peu coûteuse. C’est pourquoi elle de leur énergie massique importante (de l’ordre de
reste encore majoritairement utilisée dans le domaine 150 Wh/kg), en moyenne supérieure de plus de 50%
automobile pour le démarrage ou l’alimentation de à celle d’autres technologies conventionnelles. L’autre
secours. Cependant, cette batterie a une énergie mas- avantage étant que cette densité d’énergie massique
sique faible au regard des autres technologies actuelles est inversement proportionnelle à la masse totale du
(de l’ordre de 35 Wh/kg), et son poids, sa fragilité ainsi système, autrement dit plus la batterie est petite plus
que l’utilisation d’un liquide corrosif ont conduit au dé- l’énergie stockable est dense. A cela s’ajoute le fait que
veloppement d’autres technologies de batteries. le lithium est l’un des métaux les plus légers. Tout cela
en fait une batterie idéale pour de petits systèmes qui
nécessitent une grande quantité d’énergie.
La batterie au nickel
Les batteries lithium-ion (ou Li-ion) sont particulière-
Dans les années 1980, les batteries au plomb parta- ment utilisées dans la téléphonie mobile et pour les mo-
geaient le marché avec les batteries nickel-cadmium, teurs de véhicules électriques. La particularité de leur
constituées d’accumulateurs alcalins capables de resti- fonctionnement est que les réactions chimiques ayant
tuer une plus grande quantité d’électricité lors de leur lieu au sein des accumulateurs ne sont pas liées à un
décharge. Principalement dédiés à l’outillage portable couple électrochimique bien défini. Cela signifie en fait
ou à l’éclairage de secours, ces accumulateurs pré- que tout matériau pouvant accueillir de manière réver-
sentent l’avantage d’être très fiables. Leur énergie mas- sible des ions lithium peut être à la base d’un accumu-
sique est relativement plus élevée que les batteries au lateur lithium-ion. En effet, lors des cycles de charge
plomb (de l’ordre de 55 Wh/kg), mais reste faible pour et de décharge, les ions lithium sont échangés par des
les utilisations actuelles. mécanismes d’insertion-désinsertion d’une électrode à
l’autre, ces électrodes peuvent par exemple être à base
d’oxyde de cobalt. Ce dernier est très coûteux à cause de
réserves mondiales limitées et de sa difficulté d’extrac-
tion, mais son utilité dans les technologies portables lui
confèrent un aspect hautement stratégique. Étant par
ailleurs toxique, il est souvent remplacé par du nickel
ou du manganèse. Il existe ainsi un très grand nombre
de matériaux d’électrodes avec pour chacune des pro-
priétés différentes en matière d’énergies massique et
volumique, de tension nominale, de durée de vie, de
sécurité ou encore de coût.

Aujourd’hui, les principaux enjeux de ces dernières
technologies sont liés à l’autonomie des véhicules élec-
triques, et donc aux performances intrinsèques aux
batteries, mais aussi à leur prix, qui doit être abordable
pour une diffusion de masse, et évidemment le retraite-
ment des métaux en fin de vie de l’accumulateur, pour
les questions écologiques.

Les batteries au lithium sont très utilisées pour l’électronique. ©DR

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