Les progrès phénoménaux des batteries

Autonomie et nomadisme : tel est le défi des nouvelles batteries afin de s’adapter à notre mode de vie hyper connecté. Scientifiques et industriels innovent en ce sens et proposent des modèles combinant performances énergétiques et mobilité pour une autonomie qui repousse sans cesse les limites. Un vrai coup de fouet au traditionnel modèle développé par Volta, il y a deux siècles !

Priorité à l’autonomie sur tous les fronts

« À l’horizon 2030 ou 2050, nous allons clairement vers une autonomisation croissante des styles de vie ». C’est le constat posé par Gilles Ramzeyer, directeur de la division stockage de Forsee Power, entreprise française leader en systèmes de batterie. Si la batterie occupe une place de plus en plus stratégique dans la société du 21ème siècle, c’est qu’elle est vitale pour tous les objets qui participent au développement de cette mobilité, vécue désormais comme un besoin élémentaire. L’Homme 2.0 ne semble plus pouvoir se permettre de perdre la connexion avec l’information, ses proches, sa boîte mail… et se barde d’appareils électroniques : téléphone mobile, tablette électronique, ordinateur portable… Autant d’outils qui ne pourraient fonctionner sans batteries.

Une sacrée évolution, voire une révolution, dans le domaine des accumulateurs d’électricité et qui lancent de véritables défis aux concepteurs de ces appareils nomades. Les progrès sont déjà néanmoins indiscutables : « Il n’y a qu’à observer les applications mobiles des batteries. […] Les améliorations portent essentiellement sur la densité massique d’énergie, c’est-à-dire la quantité d’énergie disponible pour une certaine masse de composants actifs. Or, cette densité pourrait être doublée d’ici moins d’une décennie », explique Gilles Ramzeyer à propos des solutions innovantes de stockage et de conversion d’énergie développées au sein de Forsee Power. Il précise plus loin que Forsee Power travaille « également sur l’optimisation du volume et donc de l’encombrement », problématique central des objets autonomes, des Smartphones aux voitures électriques. Et le secteur est en pleine ébullition afin de permettre à nos objets préférés de durer de plus en plus longtemps.

Batteries : montez le son

Car la charge de batteries reste aujourd’hui un sujet clé pour les constructeurs de hardware et plus particulièrement pour les constructeurs de smartphones. Sur ce terrain, Nokia a récemment expérimenté une nouvelle technique de recharge : capter les ondes sonores qui nous entourent afin d’alimenter la batterie. Développé avec des chercheurs en nanotechnologies de la Queen Mary University of London, ce nouveau procédé se base sur les propriétés de l’oxyde de zinc, capable de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique. Grâce à ce changement de propriétés chimiques et physiques, les chercheurs ont réussi à rassembler de l’énergie provenant du mouvement et de la vibration. Les ondes sonores issues de notre voix mais également des bruits ambiants sont donc transformées en énergie destinée à recharger le téléphone. Les efforts se poursuivent également s’agissant du temps de charge des batteries. Et si vous pouviez recharger votre smartphone, voire votre voiture électrique, en 5 minutes ?

Temps record

5 minutes, c’est le temps de charge complète de cette nouvelle batterie mise au point par deux équipes de recherche de l’Université Catholique de Louvain en Belgique. Elle combine les performances de deux technologies : une charge ultra-rapide grâce à la composante capacitive et une capacité de stockage élevée grâce à la composante batterie lithium-ion. Ce procédé pourrait fonctionner pour tous les types de batterie : téléphones portables, ordinateurs, secteur automobile sont concernés. Cette véritable « percée technologique», dotée d’un fort impact pour l’avenir, a été rapidement brevetée et pourrait rapidement équiper des appareils ainsi que des véhicules électriques qui mettent plusieurs heures à se recharger.

A l’eau !

5 minutes de charge, c’est également ce que promettent les piles rechargeables…à l’eau, imaginées par une société suisse. « Au contact de l’eau, les ions positifs et négatifs se rencontrent et il se produit une électrolyse » précise Olivier Chauffat, un des chercheurs qui a participé au projet. Le plus de ce nouveau procédé ? Sa durée de vie : elle peut se garder ad vitam aeternam (si elle n’est pas activée) contrairement aux piles ordinaires qui se périment au bout de 6 à 7 ans. Ces arguments – écologique et économique – pourraient séduire de nombreux consommateurs même si pour l’heure elle est essentiellement destinée aux petits appareils tels que les lampes torches ou les radios-réveils, mais pas encore aux multiples objets connectés qui font notre quotidien.

La part belle aux énergies renouvelables

L’éolien ou le photovoltaïque trouvent des applications étonnantes en matière d’autonomie énergétique, allant jusqu’à séduire les concepteurs de petits objets à fort contenu en innovation. Par exemple, la start-up française Exod a mis au point un casque audio baptisé Helios, rechargeable à l’énergie solaire. Equipé d’une surface voltaïque, il récolte de l’énergie et alimente sa batterie dès lors qu’il est exposé à la lumière naturelle. Une heure d’exposition équivaut à trente minutes d’autonomie pour l’appareil à pleine puissance.

Autre invention originale, celle de Manon Malatray, une designer nantaise, dont le prototype de batterie destinée à la plaisance exploitant l’effet piézoélectrique vient d’être primé par un jury d’experts du salon Maison & Objet. Destiné à la plaisance, le prototype permet de recharger n’importe quel appareil de navigation grâce à un câble jeté dans l’eau et qui, en ondulant à l’arrière du bateau, génère de l’énergie.

Du côté de l’Université de Harvard, les énergies renouvelables occupent également les esprits de scientifiques qui ont présenté un nouveau type de batterie qui présente des caractéristiques de stockage très prometteuses grâce aux quinones, des petites molécules à base de carbone naturellement abondantes dans les hydrocarbures mais aussi les végétaux. La capacité des quinones à transporter les électrons pourrait en faire la composante première de batteries peu chères permettant de se charger en énergies durables et ce plus rapidement que les batteries actuelles. Surtout, elle serait une solution innovante au problème rencontré par la production d’énergie renouvelable, à savoir comment générer de l’électricité là où le soleil ne brille pas, ou lorsque le vent ne souffle pas !

Une batterie pour tous 

Et si la véritable révolution était celle de la baisse des prix des batteries ? En effet, la plus révolutionnaire des inventions ne sera rien si elle n’est pas rendue largement accessible. « Compte des évolutions et des exigences du marché, l’enjeu principal me semble être celui de la diminution des prix » résume le patron de la division stockage de Forsee Power. Car toujours selon lui, « la diminution continue du prix des batteries permettra, à prix égal, d’installer des systèmes plus gros et plus performant, permettant de stocker et de restituer plus d’énergie. » Sous l’effet de la concurrence, les prix s’alignent et permettent une diffusion plus grande des usages de ces nouvelles technologies. A titre d’exemple, les prix des batteries au lithium-ion, nécessaires à la fabrication des voitures électriques, ont baissé de 20% en deux ans, permettant ainsi l’émergence d’un marché de masse d’ici 2020. La tendance a été similaire pour le photovoltaïque qui est beaucoup moins cher (50 à 70%) qu’à ses débuts. Reste donc à savoir lesquelles, parmi ces nouvelles technologies, sauront séduire des marchés qui promettent encore bien des surprises.

Louis LE GALL

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