Le Laboratoire des "Sources d'Énergie Miniatures" (LSEM) du CEA Grenoble vient de concevoir une génération de batteries lithium qui pourrait détrôner les batteries Ni/Cd. Les voitures mises sur le marché européen depuis le 1er 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, assure Didier Marsacq, chef du LSEM, à condition qu'elle soient moins chères, sûres et plus puissantes..." Vaste programme ! 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. "Voilà pourquoi nous avons cherché à remplacer l'oxyde de cobalt : nous avons choisi de développer une phospho-olivine de fer, le LiFePO4, trois fois moins chère ! souligne Didier Marsacq. 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. Par ailleurs, avec 165 milliampères-heure par gramme pour la phospho-olivine de fer, le CEA atteint la capacité théorique maximale de stockage de l'énergie pour ce composé. Les concurrents japonais et américains mènent des travaux similaires, avec des résultats légèrement en deçà. "Sans révéler de secret, nous avons obtenu ce résultat en nous intéressant de près à la morphologie des grains de phospho-olivine de fer et à sa composition très particulière" confie Didier Marsacq. 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 !L'équipe du CEA veut maintenant transférer cette technologie à un industriel, européen de préférence. "Parallèlement, nous cherchons à nous associer au CNRS pour étudier les prochaines générations de composants "bas coûts", afin de nous consacrer à la mise au point de nouveaux prototypes" conclut Didier Marsacq.
CEA : http://www.cea-technologies.com/energie/69-501.html
