Le Prix Nobel de chimie 2019 a été attribué à l’américain John B. Goodenough, au britannique Stanley Whittingham et au japonais Akira Yoshino, pour leurs travaux sur la filière lithium-ion.

 

La technologie lithium-ion, est aujourd’hui universellement utilisée, non seulement dans les batteries qui équipent nos smartphones et tablettes, mais aussi dans les véhicules électriques, désespérément à la recherche de solutions qui leur assureraient une autonomie suffisante.

Nous avons expliqué dans le détail comment fonctionne une batterie de ce type (ici).

Rappelons-en seulement les principes.

Une telle batterie est constituée de 2 électrodes, une anode (-), en carbone par exemple et une cathode (+) en oxyde de cobalt lithium (LiCoO2). Ces deux électrodes, dont la polarité est l’inverse de celle d’une pile, sont noyées dans un électrolyte, constitué de sels de lithium solide, mélangé à un solvant organique. Entre les 2 électrodes, un séparateur constitue une barrière physique, fabriquée avec des polymères micro-poreux, dont le rôle est de canaliser les ions.

Ces batteries présentent un certain nombre d’avantages dont nous bénéficions  tous quotidiennement :

  • pas d’effet mémoire, ce qui veut dire que les performances de la batterie ne sont pas altérées par le fait qu’elles n’ont pas été déchargées totalement, avant d’être chargées à nouveau. Contrairement aux batteries nickel-cadmium
  • une énergie spécifique entre 100 et 250 Wh/kg
  • un très bon rapport énergie/encombrement, grâce aux propriétés physiques du lithium, ainsi qu’un taux d’auto déchargement très faible : de l’ordre de 5 à 10 % par mois.
  • un cycle de vie élevé, pour une profondeur de déchargement de 80 %, entre 500 et 2000 cycles
  • et surtout une capacité à conserver pendant longtemps une énergie non fossile, issue de sources nouvelles

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le principe de la technologie lithium-ion.

Elles ne sont évidemment pas sans défaut, ne serait-ce qu’un certain danger en cas de fuite avec un électrolyte liquide et la dégradation au-delà de 80°C. Voire même des risques d’explosion.

Parmi les lauréats, John Goodenough devient à 97 ans le doyen des Nobel, ce qui tendrait à démontrer que l’académie Nobel pourrait aussi décerner un prix à titre posthume au Général MacArthur qui disait en 1945 que la jeunesse est une capacité d’émerveillement, qui n’a rien à voir avec l’âge.

Chronologiquement, c’est d’abord Stanley Whittingham qui, à la suite de la première grande crise pétrolière des années 70, a mis au point une cathode innovante dans une batterie au lithium, à partir du disulfure de titane.

C’est ensuite John Goodenough qui a remplacé le disulfure de titane, qui sera ensuite jugé dangereux pour la santé en 2006 (travaux du CIRC), par un oxyde de cobalt, combiné à des ions de lithium, voie dans laquelle s’est engouffré Akira Yoshino, qui a produit la première batterie commerciale de ce type en 1985.

La question que l’on pourrait se poser est de savoir si en privilégiant trop la filière lithium-ion, on ne risque pas de devenir dépendant d’un fournisseur ou d’un pays, de la Chine en particulier.

A priori, il semble que non.

Les deux principaux fournisseurs de lithium en 2017 étaient l’Australie avec 18 700 tonnes et le Chili avec 14 100 tonnes. La Chine venant très loin derrière avec seulement 3 000 tonnes.

Les réserves les plus importantes se trouvent au Chili, avec 7,5 millions de tonnes (532 ans au rythme actuel) et en Chine, qui dispose de 3,2 millions de tonnes de réserve. L’Australie vient derrière avec 2,7 millions de tonnes prouvées.

Contrairement à d’autres métaux rares, le lithium ne semble donc pas devoir déclencher une guerre mondiale pour son approvisionnement.

Cela dit , il faut être prudent, car avec les batteries des voitures électriques, la consommation va exploser et il n’est pas certain que nous ne nous trouvions pas dans une impasse technologique, liée à la raréfaction des sources d’approvisionnement.

En tout cas, bravo à nos trois chimistes, l’académie Nobel ayant eu une fois de plus effectué un choix judicieux. Le seul reproche qu’on lui fera est la faible représentation féminine dans le cru 2019. Ce sera sans doute pour 2020…