Vers des batteries lithium-CO2 rechargeables ?

Aymeric Pontier
Spécialiste environnement
20 octobre 2019 à 17h09
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Batterie

Des chercheurs américains ont créé la première batterie lithium-CO2, entièrement rechargeable, et qui reste stable pendant plus de 500 cycles de charge. Une prouesse qui devrait paver la voie à la diffusion de cette technologie dans les années et décennies à venir.

En pleine effervescence, la recherche sur les batteries électriques bat son plein, et de nombreuses technologies sont proposées pour remplacer les actuelles batteries lithium-ion. Parmi les solutions qui suscitent le plus d'intérêt figure la batterie lithium-CO2, en raison de sa performance en matière de densité énergétique et de son recours à un polluant que l'humanité cherche à tout prix à recycler.

Une densité énergétique 7 fois supérieure à la batterie lithium-ion

Les batteries lithium-CO2 étaient déjà connues pour leur remarquable densité énergétique, qui peut atteindre en théorie un niveau 7 fois supérieur à celui des batteries lithium-ion utilisées aujourd'hui. Autrement dit : elles proposent une autonomie considérablement plus importante sans nécessiter plus de volume. Toutefois, maintenir la stabilité sur le long terme de cette technologie s'est avéré difficile par le passé avec une durée de vie qui ne dépassait guère 100 cycles de charge/décharge.

Ce frein à son développement vient d'être retiré. En effet, des scientifiques de l'Université de l'Illinois (Chigaco) disent être parvenus à surmonter cet écueil en concevant un prototype inédit de batterie lithium-CO2 rechargeable et restant stable au-delà de 500 cycles !

Batterie lithium-CO2 rechargeable : la fin d'un obstacle majeur

Le problème récurrent de ces batteries est l'accumulation du carbone sur le catalyseur au moment de la décharge, qui conduit à des dysfonctionnements inévitables. « L'accumulation du carbone bloque non seulement les zones actives du catalyseur, ce qui a pour effet d'empêcher la diffusion du CO2, mais déclenche aussi une décomposition accélérée de l'électrolyte dans la phase de charge » précise Alireza Ahmadiparidari, premier auteur du papier publié dans Advanced Materials.

Le groupe de chercheurs américains a réussi à contourner ce problème en utilisant des nanoflocons de disulfure de molybdène comme catalyseur, et un nouvel électrolyte hybride à base d'un liquide ionique et de sulfoxyde de diméthyle. Une combinaison de matériaux qui facilite l'intégration du carbone, évite sa stagnation au niveau du catalyseur, et prévient la dégradation de la batterie.

L'exploitation commerciale risque de prendre du temps

Les chercheurs, confiants dans l'importance de leur découverte, affirment que cette avancée ouvre la voie à l'utilisation du dioxyde de carbone dans les systèmes avancés de stockage énergétique. Pour autant, cette bonne nouvelle doit être remise en perspective avec deux éléments qui vont peut-être retarder l'exploitation commerciale.

D'une part, le molybdène est un métal rare sur Terre, et donc onéreux. D'autre part, le papier repose sur des calculs théoriques en ce qui concerne le mécanisme de charge/décharge réversible, qui doit encore être confirmé par de plus amples recherches.

Source : Advanced Materials.
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jaceneliot
“D’une part, le molybdène est un métal rare sur Terre”<br /> Tout est dit, c’est déjà mort. Jamais une batterie ne sera avantageuse, utile à stocker du “”""“renouvelable”"""" si elle est pas propre et recyclable elle-même. Même les métaux d’abondance (cuivre, nickel, etc.) sont en voie de disparition. Si on a besoin d’un rare, autant oublier tout de suite.
Fulmlmetal
On connait la musique. Ce n’est jamais que la 30eme technologie de batterie révolutionnaire qu’on nous propose depuis 10 ans et dont on entendra plus parler …
petrus_pierre
autrement marcher a pied c est le top aussi c est super propre .
xeno
La batterie c’est une ânerie, ce qu’il faut c’est produire de l’énergie, mais voila si nous devenons autonome en énergie que vont devenir les vendeur d’énergie ??
PsykotropyK
500 cycles, bref, 2 ans…
obyoneone
en fait non, le plus propre c’est le vélo.<br /> Une étude démontre que l’on consomme plus d’énergie à pied qu’en vélo.<br /> Ainsi l énergie consommée par l’humain et ce qu’il faut pour produire sa nourriture pour le même nombre de Km, est plus important à pied.
obyoneone
si elles fournissent 7 fois plus d’énergie, c’est plus que ça puisqu’on recharge moins souvent.
vbond007
“Tu pousses le bouchon un peu trop loin Maurice”…<br /> Ca voudrait que tu fais une charge complète pratiquement tous les jours.<br /> Or d’une part avec les batteries actuelles en ville tu peux atteindre les 400 km, et qui fait 400 km chaque jour?<br /> Mais en plus là l’article dit que ces batteries pourraient éventuellement tenir 7 fois plus (soit 2800 km).<br /> Même en étant pessimiste et en considérant qu’elles ne peuvent tenir que 3 fois plus, ca fait tout de même 1200km…<br /> avec une moyenne de 15 000 km par an, ca ne ferait que 13 recharges complètes par an.<br /> La batterie pourrait tenir pas loin de 40 ans <br /> Mais bon arrêtons de supputer, et attendons de voir…
Guibsou
Oui mais le vélo nécessite des routes goudronnées pour être efficace, donc…
PsykotropyK
vbond007:<br /> avec une moyenne de 15 000 km par an, ca ne ferait que 13 recharges complètes par an.<br /> La batterie pourrait tenir pas loin de 40 ans <br /> Ca suppute pas mal effectivement car si on était à ces niveau là, les capacités actuelles (100 cycles) sont déjà suffisantes. Enfin bon j’ai moi aussi exagéré, 1-1
quinoace
C’est faux, pour eviter à la plupart de glisser, il faut eviter la boue sinon le goudron ce n’est pas la meilleure surface à velo ni la pire sauf quand il y a des voitures. De toute facon j’en vois pas bcp faire du velo donc la question ne ce pose pas.
newseven
Ce qu’il faut retenir de cette nouvelle.<br /> C’est que la recherche dans l’électrification des transports vont de bon train.<br /> Il y a une coure dans la recherche et le plus important.<br /> C’est que tout est permis dans cette lutte.<br /> C’est dommage que beaucoup de personne sont défavorable parce-qu’ils ont peur du changement.
fat_clubic
L’article parle juste de batterie, pas de batteries de vélo.<br /> Pour une batterie de téléphone, aujourd’hui elle dure environ 2 ans. Avec cette nouvelle batterie, une batterie de téléphone pourrait durer 10 ans.
obyoneone
lol il y a le vtt…
Comcom1
Pourtant le vélo lui-même faut bien le produire<br /> Sans compter son entretiens<br /> Le vélo ça pollu aussi
playAnth95
Avant la batterie tu pouvais la changer facilement, maintenant quasi aucun téléphone ne propose de batterie amovible(obsolescence programmée), tu changeais ta batterie, ton téléphone était comme neuf.
Geekborg
Ça tient 500 cycles avec 7 fois + d’autonomie mais que sur le papier.<br /> Ça doit être confirmé par des cycles de charge/décharge…<br /> Bizarre, je croyais qu’ils avaient testé la batterie 500 fois…
trollkien
Mouais… l’electrique…<br /> AMHA la seule techno pérenne du “futur” (car déja utilisé) reste le gaz hydrogène utilisé dans un moteur à combustion, comme le GPL (sauf que c’est plus propre) et peut venir de fermes solaires, éoliennes etc… en faisant une bête électrolyse d’eau douce ou d’eau de mer…
nirgal76
“marcher à pied”… “marcher” suffisait
setsunakawa
Le rendement de la production par electrolyse est très mauvais
obyoneone
je ne connais pas l’empreinte carbone d’un vélo, mais comparé au même poids en viande, je pari que la bidoche pollue plus que le vélo.
Nmut
Le moteur a explosion est une horreur énergétique, une voiture à hydrogène utilise une pile à combustible! Mais même dans ce cas le rendement est mauvais: rendement conversion eau -&gt; hydrogène pas bon * rendement conversion hydrogène électricité tpas terrible = rendement pas bon du tout! Par contre l’hydrogène a l’avantage d’être relativement aisé à stocker. C’est son seul avantage.
Nmut
On peut facilement faire une simulation quand on a un processus que l’on maitrise. Il reste à voir avec les contraintes industrielles (tolérances de fabrication, coûts, …) si on approchera la résultat théorique. C’est souvent là que c’est le plus dur pour un nouveau concept, les batteries “traditionnelles” évoluant aussi très vite (diminution des coûts et amélioration des rendements).
megadub
Tiens… ça y est… on entre dans la période des appels de fond des chercheurs avec leurs trouvailles toutes plus exceptionnelles les unes que les autres
megadub
Même pas… c’est pas simple à stoker et encore moins à transporter
megadub
Certes mais là, il y a une grosse problématique de sécurité
MattS32
Yep, malgré la mécanique du vélo, le vélo a un rendement très élevé, qui fait qu’on consomme moins d’énergie par km en faisant du vélo à allure modérée plutôt que de la marche. Ça s’inverse par contre quand on roule très vite.
xryl
Par contre l’hydrogène a l’avantage d’être relativement aisé à stocker<br /> Ah bon? Je croyais justement que c’était le plus gros problème. Il n’existe pas, à ce jour, de conteneur étanche à l’hydrogène sur le long terme. De plus, pour être efficace, les conteneurs imposent des quantités importantes d’hydrogène sous pression (quid des accidents ?) Parce que, l’hydrogène, c’est sacrément inflammable.
MattS32
Oui, la fabrication d’un vélo pollue. Mais relativement peu pour un vélo traditionnel, ne nécessitant pas de technologies de pointes. Et surtout, cette pollution s’amortit ensuite sur une très longue durée : en dehors des pneus et des patins/plaquettes de frein, la plupart des composants d’un vélo ont une durée de vie qui dépasse la dizaine d’année pour un usage “moyen de transport”. Et trèèèèès largement plus pour le cadre, la potence, la tige de selle ou les manivelles, dont la durée de vie excède celle de l’utilisateur.<br /> Quand à l’entretien, c’est là encore relativement mineur comme impact environnemental, surtout si on prend la peine de trier correctement pour permettre le recyclage des pneus (qui sont les seuls déchets significatifs produits par le vélo à l’usage).
Elrix
Absolument pas.<br /> L’hydrogène est une horreur à stocker et demandera une infrastructure très lourde, des “réservoirs” pour les véhicules très résistants…<br /> Le risque d’explosion n’aura rien à voir avec celui des batteries, ce sera une horreur
Fulmlmetal
Oui tu as raison, c’est tellement plus pratique de faire 50km à pied pour aller au boulot ou 700km pour aller en vacances…<br /> Et puis quand il pleut ou qu’il fait 0°c c’est tellement agréable d’être à pied …
Zaravis
Depuis le 19 èmme sciècle on cherche la batterie idéale, avant l’utilisation du pétrole et du nucléaire comme énergie.<br /> Le nombre de fois où on afficher “la solution” est grand, mais on attend toujours de quoi être pessimiste.<br /> Sous prétexte de renouvelable, on occulte le caractère très polluant et très énergivore de la fabrication sans compter le fait que les matériaux utilisés ne sont pas en quantité suffisante sur terre quand on veut utiliser la batterie pour générer de l’énergie mécanique ou thermique.<br /> Oublier ou ne pas avoir en tête des ordres de grandeur conduit à dire n’importe quoi: l’unitaire n’est pas le général.
Zaravis
Manifestement, vous n’avez fait qu’écouter des diseurs de bonne aventure et jamais travaillé sur le sujet.<br /> fabriquer de l’hydrogène à partir du gaz émet plus de CO2 que brûler directement le gaz, et produire de l’hydrogène à partir de l’électricité produit de l’hydrogène avec une énergie trois fois moindre que l’énergie électrique consommée ce qui est la plus grosse idiotie technique (je ne parle pas de cas spécifique comme les fusée ou de toute façon ça reste totalement négligeable par rapport au reste).<br /> L’hydrogène ça fait boum dans pratiquement tous les cas (fukushima en est un exemple flafrant, des fusées ont exploser au démarrage à cause de l’hydrogène).<br /> Alors donner ça au pékin moyen, c’est pareil que lui donner une grenade dégoupillée.
Feladan
Et c’est super pratique quand tu dois fais 20 km pour aller au boulot.
gwlegion
heu …<br /> l’hydrogene n’est pas utilisé dans les moteurs a combustion …<br /> pas comme le GPL donc …<br /> l’hydrogene, c’est utilisé dans des piles a combustible pour faire de l’electricité.<br /> Si ca emble tres ecologique comme ca (on prends de l’hydrogene, on le transforme en electricité en en eau), c’est la fabrication de l’hydrogene qui pose probleme …<br /> il y en a tres peu dans l’atmosphere, donc pour en produire des quantité industrielles, on passe par l’electrolyse de l’eau … qui est extremement consomatrice en ressources electrique … qu’il faut bien produire …<br /> Une “bete electrolyse de l’eau” , ca n’existe pas… on parle de puissance electriques tres elevées, d’anode et cathodes vieillissant tres vites … bref, une horreur du point de vue industriel.<br /> La meilleur facon de stocker de l’energie electrique, c’est les bassins de retention …<br /> quand on produit trop, on se sert de pompes hydroliques pour monter de l’eau dans un bassin …<br /> En cas de deficite, on relache cette eau dans un alternateur … rendement 90% … y’a pas mieux.
grivella
J’ai un iphone depuis 2012 la batterie fonctionne toujours…
Loga
Euh …<br /> Si il y a bien des moteurs a combustion interne fonctionnant a l’hydrogène (Mazda l’ avait même développer sur son moteur rotatif je crois)<br /> Pour le coup pile a combustible n’est pas forcement a hydrogène.<br /> Pour tout le reste, d’accord avec toi, une électrolyse de l’eau demande énormément d’énergie mais ça fait rêver les écologistes de croire qu’avec une éolienne et une usine d’hydrogène on va réussir a sauver les ours blanc.<br /> @Zaravis : +1 &gt; les notions de rendement c’est pas forcement simple à comprendre pour tout le monde (même si effectivement cela devrait être logique pour tout le monde que plus il y a de transformation, plus il y a de perte et que le perte s’additionnent ^^)
megadub
A ma connaissance, seul Toyota a sorti une voiture à hydrogène et c’est bien une pile à combustible : https://www.toyota.fr/new-cars/mirai/index.json<br /> Edit : la seule voiture à combustion est la BMW Hydrogen 7 qui n’a pas fait long feu (environ 200km d’autonomie en hydrogène).
Loga
Dans le coup je viens de chercher :<br /> https://www.vroom.be/fr/actus/mazda-rx-8-hydrogen-re-de-lhydrogene-dans-un-rotatif<br /> Caradisiac.com<br /> Une auto à l'hydrogène débarque en Europe : la Mazda RX-8 Hydrogen RE<br /> La Mazda RX-8 Hydrogen RE, dotée d'un moteur rotatif fonctionnant grâce à de l'essence ou à de l'hydrogène, circule désormais sur les routes en Norvège. Le constructeur Mazda s'associe ainsi au projet "Hydrogen Road of Norway" (HyNor),<br />
jaceneliot
Des conneries ? Regarde les rapports des Amis de la Terre par exemple ou d’autres ONG ou groupes scientifiques. Cherche un peu TOI. Non j’ai aucune preuve en mon nom mais plusieurs articles en parlent.<br /> Ils disparaissent où ? Dans les décharges a ciel ouvert en Afrique où ils pourrissent au milieu d’autres milliard de tonnes de déchets. Au fond de l’océan. Dans les sols. Dans les placards des gens. Brûlés avec d’autres déchets. Enfouis. Une partie dans l’espace même oui, puisqu’on ne récupère pas certains vaisseaux. Oh t’en fais pas il existe beaucoup de façons de faire disparaitre du métal. Pas de bol pour toi, j’ai fais un travail scientifique universitaire sur ce sujet donc je connais et toi?<br /> Et oui on a une bonne estimation des réserves et elles sont très basses. Au bout d’un moment, même si il en reste, ça devient beaucoup trop cher de l’exploiter…bref
psodracer
Le CO2 n’est pas un polluant!!!
Comcom1
J’en suis pas aussi convaincu surtout que pour faire marcher le vélo on y met de la bidoche sur une selle lol
trollkien
Avec du gaz naturel ? oui mais pourquoi ? Sinon pour satisfaire de juteux contrats avec les petroliers, si je ne m’abuse.<br /> Les possibilités avec le gaz hydrogene ont été plus d’une fois démontrees avec des techniques altenatives, n’en déplaise à mes detracteurs.<br /> Suffit de se renseigner su tout ce qui se fait dans le "tiers monde de la débrouillee, loin de la toute puissance des pétroliers
megadub
Sauf que pour l’instant, le plus efficient c’est d’utiliser de l’hydrocarbure et les solutions alternatives restent à la marge et très inefficace.
gwlegion
effectivement … tu m’en apprends…<br /> j’ignorais qu’il existais des moteur a explosion fonctionnant a l’hydrogene …<br /> mais d’apres ce que je comprends, ca reste du prototype … pas vraiment commercialisé.<br /> par contre si t’a des info sur la pile a combustible marchant a autre chose que l’hydrogene, je suis preneur.
gwlegion
autant je suis d’accord pour les centrales au thorium … autant c’est une techno qu’on ne maitrise pas a l’heure actuelle.<br /> l’avantage de la filiere nucleaire actuelle, c’est qu’on la maitrise … on a de l’experience.<br /> Si on devais passer au thorium, ca serait une nouvelle filliaire a maitriser.
gwlegion
J’ai pas dit qu’il fallais a tout prix continuer sur notre lancée…<br /> mais je pense qu’il faut pas mettre tout nos oeufs dans le meme panier…
Loga
fr.wikipedia.org<br /> Pile à combustible<br /> Une pile à combustible est une pile dans laquelle la génération d'une tension électrique se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.<br /> L'effet pile à combustible est découvert par l'Allemand Christian Schönbein en 1839. Le premier modèle de laboratoire de pile à combustible est réalisé par William R. Grove sur les trois années suivantes. Francis T. Bacon rep...<br /> Une bete recherche Wiki :)<br /> Oui les moteurs a combustion interne hydrogene ne sont pas produit en grande série, mais les voitures a pile a combustible hydrogène non plus (pour le moment, ca a l’air de pas mal bouger ces derniers temps)
Loga
Tu es sur de toi concernant l’armement ?? <br /> il me semblait pas que les REP était plutonigène
gwlegion
oui … alors si effectivement tu as raison, j’ai quand meme l’impression que la majorité des PAC sont a l’hydrogene …<br /> mais effectivement, y’a d’autres gaz qui peuvent servir …<br /> Apres, oui, concernant les voiture a PAC, c’est pas courant non plus…<br /> En fait y’a que 3 type de motorisations courantes … essence, diesel, et electrique …<br /> et encore pour compter large, car l’electrique, c’est pas encore hyper populaire …<br /> Bref, merci pour cette source.
gwlegion
oui, il a raison … tout du moins en partie.<br /> A l’origine du programme nucleaire francais, les REP etais construit pour produire des materiaux pour faire de l’armement …<br /> maintenant, ca n’est plus le cas… du coup, le combustible utilisé n’est plus le meme. Il a eté repensé, pour le rendement, et le cout … bon pas que ca…<br /> fr.wikipedia.org<br /> Combustible MOX<br /> Le combustible MOX (ou MOx) est un combustible nucléaire constitué d'environ 8,5 % de plutonium et 91,5 % d'uranium appauvri. Le terme MOX est l'abréviation de « Mélange d'OXydes » (ou Mixed OXides en anglais) car le combustible MOX contient du dioxyde de plutonium (PuO2) et du dioxyde d'uranium appauvri (UO2), produit en poudre, granulés ou pastilles.<br /> Actuellement, le MOX n'est produit que par l'usine Melox du groupe français Orano. Cette production constitue un débouché civil pour le plutonium...<br />
Loga
Euh je suis pas sur de tout comprendre, pourquoi tu me parle du MOX ? un rep ne fabrique pas de MOX …
theolendras
Wow grandit un peu, c’est certainement un inconvénient, mais c’est utopique d’attendre une technologie “parfaite”. Pourquoi ne pas commencer par “meilleure” quand on en a l’occasion.
theolendras
“des nanoflocons de disulfure de molybdène comme catalyseur” ça suggère pas qu’on aurait besoin de masse de molybdène.
theolendras
Puisqu’on consomme déjà la moitié de l’énergie uniquement dans le transport faudrait déjà doubler la production d’énergie uniquement pour s’affranchir des énergies fossiles. Comme l’énergie est toujours en augmentation je suis pas trop inquiet qu’ils sauront la vendre. Ça va juste donner un répit d’accroite la production des grand producteurs, probablement pas la un déclin en soit.
gwlegion
j’ai pas du etre assez clair …<br /> En fait, les dechets que tu sort de ton reéacteur depends de ce que tu y met.<br /> a l’origine, on y mettais du plutonium (je crois) qui etais calibré pour sortir des metriaux pour faire des bombes nucleaires.<br /> Maintenant, comme on se cogne de ce qu’on vas en ressortir, on alimente les reacteur avec quelque chose de moins cher et plus efficasse …<br /> donc oui, il fut un temps ou le nucleaire civil alimentais en materiaux nucleaires, les fabriques de bombes … mais maintenant ce n’est plus le cas.
dvaid
Heu ya pas que les moyens de locomotion qui nécessitent des batteries plus petites : sur une montre ou un smartphone l incidence du prix est plus négligeable : ya toujours du monde pour payer cher un objet haut de gamme accessible.
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