Le blog aléatoire

Lithium - soufre

Dans les années 90 j’ai assisté à une conférence sur téléphones portables. À l’époque on parlait beaucoup de la technologie sub-micro, c'est-à-dire la possibilité de crée des structures moins de 1000 nanomètres sur silicium. Il était aussi clair qu’il y avait un potentielle à mieux faire. Cette projection s’est réalisée et aujourd’hui les composants les plus avancés sont à 30 nanomètres. 

Il est dans ce contexte qu’un représentant de Nokia présentait un vison de la future portable. C’était un boit avec un petit espace pour l’électronique mais pour le reste, environ 80% du volume, occupé par une batterie. Nous savons tous qu’il n’est pas le cas aujourd’hui. Faut de bonne projection ce vison s’avérait faut. Les batteries actuelles n’occupe que gère 10% du volume et le temps entre rechargement est de plusieurs jours. Quelqu’un a dit : « Il est difficile de prévoir, et particulièrement l’avenir ».

L’introduction des batteries au lithium-ion a provoqué une petite révolution. Non pas seulement pour les portables mais elle a aussi ouvert la possibilité concevoir de voitures toutes électriques. Ces engins ont encore des limitations sévères, une autonomie autour de 100 km et des temps de rechargements considérables. La chasse pour mieux faire est en cour un peu par tout dans le monde.

Le lithium est bon, il est très réactif et les atomes sont de petites tailles. Mais, l’absorbeur sur l’autre côté du électrolyte, la cathode, aujourd’hui fait de cobalt, est cher et ne pas assez performant. Les chercheurs sont en chasse d’une matière meilleure.

Le silicium est une candidate. Mais, en absorbant le lithium son volume change considérablement, qui provoque des tensions mécanique et une dégradation en forme de flocons qui se détachent. Un remède possible est de le former comme une éponge. Des expérimentations sont en cour.

Une autre piste est le soufre. Théoriquement il serrait un facteur 10 mieux que le cobalt mais l’emploi n’est pas sans problèmes. Le soufre est un mauvais conducteur électrique et il se dissout aussi lentement dans l’électrolyte. De l’employer en combinaison avec d’autre matières est une possibilité.

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer IWS de Dresde ont suivi cette piste. Ils réclament de maintenant avoir développé une batterie lithium-soufre qui peut subir jusqu'à 1 400 cycles de recharges.

Le problème avec le soufre qui se combine avec l'électrolyte a été contrarié par une couche de carbone poreux. Les pores de ce matériau ont été adaptés pour stocker le soufre de la façon qu'il se dissous très lentement.

Les chercheurs estiment que leur batterie aura la capacité de stocker jusqu'à 600 Wh/ kg, mais dans un proche avenir 500 Wh/kg est peut-être plus réaliste. Ce chiffre est à comparer avec les batteries existantes de 250 Wh/kg. De plus, le soufre et le charbon sont des matériaux peu chers.

Il est clair que l’évolution, ou soit-il révolution, vers des batteries toujours plus performantes continue.