Prix Nobel de chimie : les batteries lithium-ion à l'honneur

Prix Nobel de chimie : les batteries lithium-ion à l'honneur
Source : Sciencesetavenir.fr
09/10/2019 12:46

Le prix Nobel de chimie 2019 revient à trois chercheurs (un Américain, un Britannique et un Japonais) qui sont à l'origine de la conception des premières batteries lithium-ion. Cette innovation qui date des années 1970 est à l'origine d'une révolution industrielle et technologique qui a bouleversé nos sociétés.

Voilà un Nobel sur lequel chacun aura son mot à dire. En effet, le prix Nobel de Chimie 2019 récompense John B. Goodenough (97 ans, The University of Texas at Austin, Etats-Unis), M. Stanley Whittingham (77 ans, Binghamton University, State University of New York, Etats-Unis) et Akira Yoshino (71 ans, Asahi Kasei Corporation, Tokyo et Meijo University, Nagoya, Japon) pour leurs travaux sur les batterielithium-ion. Ces batteries, contre lesquelles chacun peste quand elles se déchargent trop vite, ont envahi notre quotidien. Elles équipent téléphones et ordinateurs portables, voitures, scooters et vélos électriques, appareils photos, montres connectées, mais aussi les centrales solaires pour stocker le surplus d'énergie produit par les panneaux photovoltaïques.

La batterie de Stanley Whittingham

Des applications que Stanley Whittingham n'imaginait certainement pas lorsqu'il a commencé à travailler sur le sujet dans les années 1970. À l'époque, nous sommes en pleine crise pétrolière. Le chercheur britannique s'intéresse aux technologies permettant d'utiliser une énergie autre que celle issue du pétrole. Il commence par explorer la voie des supraconducteurs et découvre un matériau capable de contenir une grande quantité d'énergie. Il s'agit du disulfure de titane, dont la structure moléculaire permet d'accueillir des ions lithium. Ce matériau va alors constituer la cathode (électrode positive) de la batterie. De l'autre côté, se trouve l'anode (électrode négative) en partie composée de lithium. Or, le lithium est un métal qui a tendance à libérer facilement ses électrons, particules constitutives du courant électrique. Il devient un ion, d'où l'expression lithium-ion.

 

Dans la batterie de Whittingham, le lithium de l'anode a donc tendance à perdre ses électrons qui s'échappent par le circuit extérieur vers la cathode. Ce courant peut ainsi alimenter un appareil électrique. Les ions lithium, devenus instables, sont alors attirés vers la cathode où ils retrouvent les électrons qu'ils ont perdu. Ils migrent via l'électrolyte qui sépare les deux électrodes sans laisser passer les électrons. Ce principe de base, est celui de la batterie lithium-ion. Pour retourner à l'état initial, il faut donc renvoyer les ions lithium vers l'anode. Ce processus demande de l'énergie. D'où la nécessité de brancher une batterie sur le secteur pour la recharger avant de la réutiliser...

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