Smartphones : pourquoi les batteries (vraiment) performantes ne sont pas pour tout de suite

Des chercheurs américains affirment avoir trouvé « le Graal » pour mettre au point des batteries trois fois plus performantes que les actuelles. Ce n’est pas la première fois qu’une telle annonce est faite.

Vous êtes fatigué de vous balader avec votre chargeur dans le sac et de devoir brancher votre téléphone tous les jours ? Tous les utilisateurs de smartphones connaissent la précarité énergétique au quotidien. Les nouveaux portables sont souvent critiqués pour l’autonomie limitée de leurs batteries. Les performances de ces dernières sont même au cœur de la dernière vidéo publicitaire de Samsung, qui se moque de son rival Apple.

Alors que les fonctionnalités des téléphones de dernière génération sont désormais assez similaires, l’endurance des appareils est devenue l’un des nerfs de la guerre entre constructeurs. La solution a peut-être été trouvée par des chercheurs de l’université de Stanford (Californie). Ils affirment avoir mis au point des batteries trois fois plus performantes, dans un article publié dans la revue Nature nanotechnology (lien en anglais), dimanche 27 juillet. Elles seront commercialisées d’ici cinq ans, a indiqué un chercheur de Stanford au site spécialisé PC World (en anglais).

Difficile d’y croire tant cette promesse est récurrente. Francetv info explique pourquoi les batteries (vraiment) performantes se font attendre.

Les appareils évoluent trop vite par rapport aux batteries

Les batteries lithium-ion qui équipent la plupart de nos mobiles actuels sont meilleures que les anciennes batteries au « nickel-hydrure métallique » de leurs récents ancêtres. Reste qu’elles n’ont pas fondamentalement progressé depuis plusieurs décennies, contrairement aux engins qu’elles alimentent. Voici une vidéo (en anglais) du Wall Street Journal retraçant l’évolution du mobile.

Les appareils électroniques sont soumis à la loi de Moore. Etablie en 1965 par Gordon Moore, cofondateur de la société Intel, elle affirme que la puissance de calcul d’un processeur double tous les dix-huit mois, à prix constant. Depuis, cette loi se vérifie en informatique. « Mais pour les batteries, c’est la chimie qui fait la loi. Et la chimie n’avance pas aussi vite que l’informatique. On ne peut pas faire autrement », commente auprès de francetv info Jean-Marie Tarascon, professeur au Collège de France et directeur du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E), une structure notamment soutenue par le CNRS qui regroupe des acteurs publics et privés.

Bref, les batteries se développent lentement alors que, dans le même temps, nos appareils sont de plus en plus gourmands en énergie (avec les grands écrans haute résolution, les fonctions toujours plus évoluées, les multiples réseaux gérés, etc.). Impossible dans ces conditions d’obtenir des autonomies plus importantes.

Les batteries actuelles sont encore là pour longtemps

Elles ont de beaux jours devant elles. « Le développement de nouvelles générations de batteries lithium-ion, notamment pour véhicules électriques, reste plus que jamais au cœur des priorités de recherches académiques et industrielles », écrit le RS2E. « Les batteries au lithium-ion sont les batteries au plomb du XXIe siècle, lance Jean-Marie Tarascon. D’ailleurs, nous n’avons toujours pas abandonné le plomb. Ce sont encore ces batteries qui équipent nos voitures, par exemple. Quant au lithium-ion, nous en avons encore pour cent ans. » Pour comprendre leur fonctionnement, Renault a réalisé cette animation.

Commen ça marche la batterie lithium-ion par IndustrieTechnologies

La technologie au lithium a atteint sa limite intrinsèque. Mais les ingénieurs cherchent à améliorer ce qui peut encore l’être. Par exemple, en février 2013, des scientifiques disent avoir trouvé la batterie du futur en remplaçant un composant des batteries lithium-ion par un autre. En substituant le graphite par du silicium, la recharge de la batterie se fait en seulement 10 minutes, rapporte le site spécialisé Le Journal du geek. Deux mois plus tard, en avril 2013, la société SiNode Systems, explique avoir multiplié par dix l’autonomie des batteries lithium-ion en remplaçant le graphite pour une couche de graphène percé. Tout cela est peu crédible d’après Jean-Marie Tarascon : « Il y a toujours des effets d’annonce. Pour moi tout ça, c’est de l’intox. » Toujours est-il que SiNode Systems a remporté le grand prix du Rice Business Plan Competition (en anglais), qui récompense les start-ups les plus innovantes.

Pour ce qui est de l’efficacité des batteries lithium-ion, le spécialiste rappelle qu’entre 1991 et aujourd’hui, leurs performances ont été multipliées par deux. Et il estime que nous pourrons encore les doubler d’ici 30 ans, au mieux.

Les chercheurs tatônnent

Les scientifiques expérimentent déjà de nouvelles techniques. Voici quelques pistes explorées.

Lithium-air. Comme son nom l’indique, ici l’électricité est créée à partir d’une réaction entre l’oxygène et le lithium. « C’est une technologie de rupture comparée au lithium-ion utilisé sur les batteries actuelles », estime Cnet. Le stockage d’énergie avec ce procédé serait dix fois supérieur à celui du lithium-ion.

Le géant de l’informatique IBM a beaucoup misé sur le lithium-air pour développer son « Battery 500 Project ». Des constructeurs automobiles comme Toyota et BMW s’y intéressent également pour préparer et développer le marché de la voiture électrique. Dans ce secteur, « les recherches se poursuivent, à coups de milliards d’investissement », a écrit Le Monde en septembre 2013.

En mai, c’est le grand renversement. Le site américain Quartz (en anglais) rapporte que le directeur du « Battery 500 Project » d’IBM a abandonné la piste, sans pour autant décourager d’autres équipes à travers le monde qui continuent de persévérer. Pour Jean-Marie Tarascon, « le lithium-air a été vendu trop vite. Il y a eu trop d’excitation ». Selon lui, « c’est un système extrêmement compliqué » et les premiers travaux opérationnels devraient être disponibles d’ici 20 ou 25 ans seulement.

Lithium-soufre. Ce procédé est à l’étude depuis une vingtaine d’années. Il permet une autonomie importante mais produit des batteries à la durée de vie plus courte que les lithium-ion. Toutefois, « il semble que les recherches récentes vont dans le bon sens. C’est assez prometteur et encourageant », indique Jean-Marie Tarascon. Cela ne devrait pas voir le jour auprès du grand public avant dix ans, estime le spécialiste.

Matérieux bio-organiques. En avril, la start-up israélienne StoreDot a fait parler d’elle après avoir présenté un prototype de chargeur pour mobiles qui cumulait deux avantages : des matériaux bio-organiques, donc sains pour l’environnement, et une recharge complète en 30 secondes.

La société a indiqué à Futura-Sciences que « deux à trois ans de développement » sont encore nécessaires « pour parvenir à produire une batterie pour smartphones ayant le format et les performances des modèles standards ». Sur la vidéo, un téléphone de la marque Samsung fait office de cobaye. Ce n’est pas un hasard. Le site spécialisé affirme que le constructeur sud-coréen est l’un des « principaux investisseurs » de la start-up. « Ce qui donne une bonne indication sur le potentiel de cette innovation », commente Futura-Sciences. Mais l’amélioration est limitée : un temps de charge plus rapide signifie une autonomie réduite, et toujours la même nécessité de se trimballer avec son chargeur sur soi.

(Source: francetvinfo.Fr)