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D’ici quelques années, les batteries nickel/cadmium devraient être interdites pour des problèmes liés à la protection de l’environnement. Les batteries lithium pourraient alors les remplacer. Mais jusqu’alors, ces systèmes étaient plus chers et pas assez puissants. Or le Laboratoire des « Sources d’Energie Miniatures » (LSEM) du CEA de Grenoble vient de concevoir une génération de batteries lithium qui pourrait détrôner les batteries Ni/Cd. Inventaire des atouts de ces nouvelles piles.
Les voitures mises sur le marché européen depuis le 1°juillet 2003 ne doivent plus contenir de métaux lourds, notamment du cadmium, soupçonné d’être cancérigène. Or les accumulateurs des véhicules électriques et hybrides sont généralement en nickel/cadmium.
Les batteries lithium pourraient détrôner les systèmes nickel/cadmium à condition d’être moins chères, sûres et plus puissantes. En s’attachant à la chaîne de fabrication des batteries au lithium, de la chimie minérale à la conception de prototype, les chercheurs du laboratoire ont développé un concept qui répond à ces exigences.
Le coût d’abord. Le matériau de base à l’anode des batteries Li-ion standard, l’oxyde de cobalt LiCoO2 , pèse pour plus d’un quart du prix. Les organes de sécurité de la batterie représentent environ un quart également. Le LSEM a donc choisi de remplacer l’oxyde de cobalt et a développé, en collaboration avec Marion Technologies, une photo-olivine de fer, le LiFePO4, trois fois moins chère.
Quant aux organes de sécurité, ils deviennent superflus : si l’oxyde de cobalt présente une fâcheuse tendance à être instable sous certaines conditions, la phospho-olivine de fer est insensible thermiquement, jusqu’à 300°C, à l’état chargé ou déchargé. Elle offre donc un double avantage : elle est peu coûteuse et sécurisante.
Reste la puissance. Pour obtenir des performances élevées en puissance, les chercheurs ont dû également modifier la seconde électrode de la batterie en employant un oxyde de titane Li4Ti5O12 à la place du graphite. En trois minutes seulement, ces nouveaux matériaux permettent en effet que cette batterie lithium soit chargée à 70% alors qu’il faut environ une heure pour les batteries au lithium standard.
CEA Magazine, N°70 Mars-Avril 2004 |
