PAROLE DE CHERCHEUR : La batterie lithium tout simplement

PAROLE DE CHERCHEUR : La batterie lithium tout simplement

Charlotte Gervillié de l’École Doctorale des Mines ParisTech est en thèse CIFRE à l’Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF) qui est aussi partenaire de son projet.

Ta thèse, très simplement

Ce qui fait fonctionner les batteries se sont des réactions chimiques (électrochimiques pour être plus exacte) entre différents matériaux.
Dans les batteries on aura un matériau qui correspondra à la borne (+) et un matériau différent qui correspondra à la borne (-).
Moi je travaille sur le matériau qui correspond à la borne (-). Plus précisément dans le cas des batteries lithium ion (qui sont un type de batterie particulier, comme les batteries plomb ou les batteries sodium).

Qu’est ce que le lithium et à quoi sert-il  ?

Le lithium  est un élément chimique qui peut servir à énormément de choses. Si c’est principalement pour les batteries qu’on l’utilise actuellement, il a aussi des effets anti-dépresseur quand il est administré sous forme de sel. Tout dépend de la forme sous laquelle on l’utilise.
Dans les batteries, le lithium est très utile car il a la capacité de perdre facilement un électron et il est très léger. L’électron perdu servira à fournir l’électricité.

La batterie lithium en un dessin ?  

crédit : Charlotte Gervillié

Pour simplifier on peut assimiler nos matériaux des bornes (+) et (-) aux deux côtés d’un boulier. Et le lithium aux boules du boulier. Quand les boules vont dans le sens (-) vers (+) on décharge la batterie, quand ils vont dans l’autre sens on charge notre batterie.
Si toutes les boules se retrouvent du côté (+) la batterie est complètement déchargée et il faut la recharger. Quand on parle des limitations en termes d’énergies des batteries c’est parce qu’on est limité en quantité de boules qu’on peut mettre dans le boulier. 

Où trouve-t-on les batteries lithium ? dans quels types véhicules ?

On trouve les batteries lithium un peu partout, dans les téléphones, dans les ordinateurs et de plus en plus dans les véhicules.
Si l’application automobile est déjà bien connue (véhicules électriques) il y aussi beaucoup d’applications aéronautiques qui émergent (drones, hélicoptères). On en trouve aussi dans les vélos et trottinettes électriques.

Qui fabrique les batteries lithium ?

Principalement la Chine. Il existe quelques fabricants en France, le principal étant la Saft.

Le cycle de vie d’une batterie Lithium ? 

Il y a beaucoup d’étapes pour faire une batterie. D’abord se procurer tous les matériaux nécessaires. Ensuite l’assemblage doit se faire dans des conditions les plus propres possibles.
Toutes les batteries peuvent se recycler, mais cela coûte cher et de nombreux pays ne le font pas.

Existe-il des alternatives à la batterie lithium pour les véhicules électriques ?

Oui. De plus en plus les chercheurs s’intéressent aux batteries sodium. Le sodium est le constituant principal du sel il est donc bien moins difficile à trouver.
L’hydrogène est aussi une source d’énergie intéressante pour l’avenir.
Cependant toutes ces technologies sont encore au stade de développement et ne pourront pas remplacer le lithium avant quelques années.

Les enjeux du développement des usages de la batterie ?

Leur production et leur recyclage nécessitent d’être améliorés. Néanmoins, les batteries ont l’avantage de n’émettre aucun polluant à l’échappement. Elles permettent aussi de réduire de manière significative l’abrasion des freins, phénomène moins connu mais très mauvais en terme d’émission de particules fines.

Est-ce qu’il y a un risque d’une augmentation du cours du lithium avec le développement  de la production de des véhicules électriques ? 

Il y a toujours un risque surtout que le lithium provient majoritairement de pays assez instables politiquement (Amérique du Sud et Chine).  
Mais c’est plutôt un cas comme avec le photovoltaïque qui est à craindre avec une chute des prix des matières premières entraînant des fabrications de masses et aucun recyclage derrière.

Quelles sont les dernières avancées ?

On voit surtout des améliorations en terme d’autonomie mais pas de manière très significative. La découverte de la technologie lithium ion a été un pas de géant. A présent les progrès se font petit à petit.
De plus, les industriels essaient de donner une seconde vie aux batteries qui auraient été jetées avant leur fin de vie.

Quels sont les risques ?

Les batteries sont composées de métaux rares et pas seulement du lithium. Il est donc absolument nécessaire de maîtriser leur recyclage.
Le lithium étant très réactif à l’air, un court circuit de la batterie peut entraîner son explosion. Cependant ce phénomène reste rare, et évitable en utilisant par exemple les batteries lithium-ion polymère.

Cet article a été réalisé en partenariat avec