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La batterie lithium-ion

Une invention dont on n’ose imaginer l’absence dans notre quotidien ; récompensée par un prix Nobel de chimie en 2019 ; développée par un britannique, un américain et un japonais. C’est l’histoire de la batterie lithium-ion, utilisée dans nos ordinateurs portables, nos téléphones mobiles, nos vélos et voitures électriques.

Le britannique Stanley Whittingham est le père de la batterie rechargeable. Au début des années 70, il a eu l’idée de combiner du disulfure de titane au lithium. Les ions lithium passent facilement d’une partie de la batterie (anode) vers l’autre (cathode), où ils sont attirés par le disulfure de titane. Les électrons libérés par ce processus sont prêts à être utilisés. Pour recharger la batterie, il faut renvoyer les ions lithium vers l’anode. L’invention comporte cependant un défaut : le risque d’inflammation et d’explosion.

Les travaux de Whittingham ont été brevetés pour la première fois en 1977. Divers autres brevets suivront au fil des années.

Plus de capacité, plus de sécurité, plus de brevets

En 1980, l’américain John B. Goodenough a créé une batterie rechargeable capable de générer encore plus d’énergie. Il utilise à cette fin l’oxyde de cobalt. Des brevets ont également été attribués aux travaux de Goodenough.

Durant la première moitié des années 1980, le japonais Akira Yoshino s’attelle à l’élaboration d’améliorations. L’une d’elles fut de remplacer le lithium de l’anode par du coke de pétrole (fines couches de carbone), et d’y ajouter des ions lithium. C’est en les combinant à la cathode à l’oxyde de cobalt et au lithium de Goodenough qu’est née la première batterie rechargeable sûre (ou plus sûre) et commercialement attrayante.

En 1983, Yoshino demande un brevet pour son modèle, point de départ de la batterie rechargeable que nous connaissons aujourd’hui. Cette dernière est lancée sur le marché en 1991. Au total, soixante brevets ont été attribués à ses travaux. Les universités et les entreprises se sont hâtées de profiter de cette technologie innovante. Elles ont à leur tour déposé leurs propres demandes de brevet. S’en est suivi une véritable course au développement de la meilleure batterie.

Le monde de la batterie en développement

De nos jours, le monde de la batterie se développe toujours à un rythme soutenu. Les scientifiques et les entreprises accordent toute leur attention à la capacité (par rapport au poids), la durabilité (sociale) des matériaux ainsi qu’à la sécurité. Cela a mené à des innovations telles que la batterie à l’état solide (avec des composants solides plutôt que liquides, qui sont ainsi moins inflammables), mais également à l’utilisation d’autres matériaux, comme le silicium, la mousse de cuivre et toutes sortes de matériaux naturels. La batterie créée par l’entreprise Israélienne StoreDot est capable de charger un téléphone portable en moins d’une minute. L’entreprise a obtenu un brevet au début de cette année, ce qui lui permet de continuer à développer cette technologie pour les voitures.

En effet, cinquante ans après l’invention de la première batterie rechargeable, le nouvel objectif est de recharger une voiture en cinq minutes environ.

  • 1970 : Stanley Whittingham développe la batterie rechargeable utilisant du disulfure de titane et du lithium.
  • 1977 : octroi du premier brevet sur cette batterie rechargeable.
  • 1980 : John B. Goodenough crée une batterie à l’oxyde de cobalt et obtient un brevet. La batterie, qui fournit davantage d’énergie, est aussi plus sûre.
  • 1983 : Akira Yoshino développe une batterie améliorée et obtient un brevet. Le lithium dans l’anode est remplacé par du coke de pétrole et est combiné à une cathode en oxyde de lithium et de cobalt.
  • 1991 : lancement sur le marché de la première batterie lithium-ion sûre.
  • 2020: octroi du brevet pour la technologie de charge rapide des batteries pour voitures électriques.

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