Un peu par hasard, des chercheurs de Stanford (USA) ont fait une découverte sur une combinaison entre l’aluminium et le graphite. L’aluminium est étudié depuis longtemps pour confectionner des batteries, principalement en raison de son faible coût (moindre que le lithium), sa faible inflammabilité mais aussi, et c’est l’un des points importants, de sa grande capacité de stockage. Mais jusqu’alors, il manquait le matériau qui permettrait, couplé à l’aluminium, de faire une batterie suffisamment endurante pour être industrialisable.
Hongjie Dai, Professeur de Chimie à Standford explique : « Beaucoup ont testé différents types de matériaux pour la cathode. Nous avons accidentellement décourvert qu’une solution simple était d’utiliser du graphite, qui est simplement du carbone. Dans notre étude, nous avons identifié plusieurs types de graphite qui nous donne de bonnes performances ».
Après cette découverte « fortuite », des tests ont en effet été menés pour vérifier les propriétés de ce nouveau genre de batteries. L’aluminium est un métal relativement bon marché et le graphite est une forme cristalline du carbone très utilisée dans l’industrie pour ses différentes propriétés physiques, notamment sa conductivité électrique. Ici l’anode est en aluminium et la cathode en graphite. L’électrolyte est une solution ionique inclue dans un polymère souple, et qui est liquide à température ambiante.
Nul besoin donc de faire monter la batterie en température pour obtenir une puissance suffisante et le fait d’utiliser un polymère souple permet de rendre la batterie flexible. Tout n’est cependant pas idyllique pour autant. La batterie n’explose pas, ne prend pas feu, peut être recyclée encore et encore et supporte même plus de 7 500 cycles selon Dai (contre 1 000 environ pour une lithium ion), mais la tension délivrée par le prototype est pour le moment la moitié environ d’une batterie lithium ion équivalente.
Le gros point fort de ce prototype est sa vitesse de charge. Lors des tests, une batterie pour téléphone portable a été chargée en 1 minute selon l’étude. On effectue alors facilement une projection avec les véhicules électriques qui ne demanderaient alors plus que quelques minutes pour un plein et sous des puissances moindres.
« Améliorer le matériau de la cathode pourrait permettre d’augmenter la tension et la densité énergétique » explique Dai. « Sinon notre batterie a tout ce dont vous pourriez rêver d’une batterie : des électrodes bon marché, une bonne sécurité, une recharge très rapide, la souplesse et une longue vie. Je la vois comme une nouvelle batterie dans ses premiers jours. C’est très excitant ».
Pour rappel, une autre piste pour remplacer les batteries au lithium utilise également l’aluminium, c’est la batterie aluminium-air (voir ici) qui a pour elle l’avantage de n’utiliser que de l’air et de l’eau; un gain de poids non négligeable mais des résidus un peu encombrants.
Source et illustration : Stanford/Mark Schwartz
