Conférence du Prof Tarascon à HKUST « Comment améliorer les batteries lithium-ion par la chimie », le 2 octobre 2015

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Professeur Jean-Marie Tarascon lors d’une conférence à l’Université de Science et Technologie de Hong Kong le 2 octobre 2015. Crédits : MONIER Justin

Parmi les gros enjeux du XXIème siècle, les questions liées à l’accès à l’énergie se font de plus en plus préoccupantes notamment en raison des contraintes imposées par l’augmentation des besoins énergétiques, le changement climatique, la sécurité énergétique et la diminution des ressources en combustibles fossiles. Si aujourd’hui seulement 1 % de de l’énergie consommée est stockée, (dont 98 % sous forme hydraulique), c’est notamment car le stockage sous forme chimique présente de nombreux inconvénients, parmi lesquels le volume important des installations nécessaires. Les nouvelles batteries semblent néanmoins se positionner en tant qu’alternatives intéressantes pour le stockage de l’énergie. En effet, les batteries au lithium-ion rechargeables, en raison de leur haute densité énergétique, ont conquis la plupart des appareils électroniques portables d’aujourd’hui. Elles sont d’ailleurs considérées comme de sérieux prétendants pour les véhicules électriques et l’ensemble des technologies mobiles.

Une des pistes exploitées actuellement par les différents groupes de recherche à travers le monde est donc le développement de matériaux avec une densité énergétique plus élevée, une bonne fiabilité de fonctionnement et un coût de fabrication le plus faible possible. Au-delà de ces aspects purement conceptuels, un autre paramètre se fait de plus en plus important dans la prise en compte du développement de nouvelles technologies : l’impact sur l’environnement.

Les défis pour les chimistes sont donc énormes en termes de développement de nouveaux matériaux et procédés. Un des aspects essentiels des futures batteries est la performance des électrodes qui les composent. Leurs performances générales reposent sur trois facteurs essentiels que sont : leurs composition chimique, leurs morphologie et leurs efficacité de réaction à l’interface.

La conférence donnée par le professeur Jean-Marie Tarascon à l’Université de Science et Technologie de Hong Kong (HKUST) le vendredi 2 octobre 2015 portait sur les différentes perspectives d’amélioration de la durée de vie des batteries lithium-ion, en jouant notamment sur leur composition chimique. Prof. Jean-Marie Tarascon, docteur de l’Université de Bordeaux, est professeur en chimie des matériaux et de l’énergie au Collège de France et directeur du réseau national de recherche sur les nouveaux moyens de stockage électrochimique, un centre de transfert technologique initié par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche français.

Sa présentation a traité du développement de nouveaux matériaux poly-anioniques à base de lithium permettant d’atteindre des durées de vie et des tensions plus importantes (ce sont essentiellement les composés sulfatés et fluorosulfatés et les oxydes de sulfates). En effet, la substitution d’atomes dans ces composés lamellaires permet de modifier les réactions d’oxydoréduction (en jouant sur la potentiel red-ox) et ainsi de découvrir de nouveaux matériaux aux propriétés toujours plus intéressantes.

Le Prof. Tarascon a souligné que la tendance actuelle est aussi au développement de matériaux plus durables utilisant des composés moins rares et donc moins chers comme c’est le cas du sodium, qui pourrait devenir un sérieux concurrent au lithium dans un avenir proche. Les recherches dans le domaine des batteries se sont largement intensifiées ces dernières années et devraient permettre la mise en au point rapide de nouveaux matériaux et procédés plus performant comme pour les nouvelles batteries lithium-air.

Il est cependant intéressant de noter qu’à l’heure actuelle, les batteries ne peuvent pas encore concurrencer les énergies dites fossiles en terme de stockage énergique. En effet, les hydrocarbures conservent une densité énergétique encore 15 fois supérieure aux meilleurs batteries ce qui leur promets un avenir radieux pour encore quelques années.

Rédacteur :

Justin MONIER, Chargé de mission scientifique - Hong Kong

publié le 08/10/2015

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