Le CEA lance une thèse sur le développement des batteries lithium-air à très forte densité d'énergie.

Développement de batteries lithium-air à très forte densité d'énergie

Résumé du sujet

Les batteries Li-ion occupent aujourd'hui une place prépondérante dans le stockage d'énergie pour l'électronique mobile et deviennent une alternative au pétrole pour le transport.Cependant ces applications sont actuellement limitées par la densité d'énergie des batteries au lithium, qui atteignent 200Wh/kg au mieux. De faibles gains sont encore certainement possibles mais pour obtenir une amélioration sensible de l'autonomie d'un véhicule électrique par exemple il est nécessaire d'introduire une rupture technologique.La batterie Lithium-air, qui utilise l'oxygène de l'air pour fonctionner, pourrait apporter cette rupture. En effet sa densité d'énergie peut potentiellement atteindre 2000Wh/kg soit 10 fois plus que les batteries lithium-ion.Cette thèse vise à étudier et optimiser cette technologie émergente, aussi bien au niveau des matériaux d'électrode et de l'électrolyte que de la conception de la batterie.

http://www-instn.cea.fr/Publication_Sujet.php3?idSujet=601&langue=fr&lang=FR&id_rubrique=70

Densités énergétiques massiques de différentes technologies de batteries (en Wh/Kg, en 2004, selon le CEA)

Plomb: 30
Nickel Cadmium: 30 - 50
Nickel Métal Hydrure: 70 - 80
Lithium Ion: 150 - 170

Source:
http://www.cea.fr/content/download/3154/15025/f...0a135martinet.pdf

Avec le Lithium Ion, on fait plus de 5 fois mieux qu'avec le plomb et cette rupture est suffisante pour le développement en masse des voitures électriques. Pour le Lithium ion, on observe une progression de 8% par an depuis 10 ans; on dépasse actuellement les 180 Wh/Kg.

L'efficacité d'une voiture électrique  (85%, en y incluant la récupération d'énergie au freinage) est 4,5 fois supérieure à celle d'une voiture à pétrole (20%). En raisonnant en énergie utile:

Essence: 0,20 x 11900 = 2380 Wh/Kg
Lithium Air CEA-LITEN: 0,85 x 2000 = 1700 Wh/Kg

Mais...Jusqu'à 5200 Wh/Kg avec le Lithium Air!
Le lithium air ? C' dans l'air !

(...) La pile lithium-air met en œuvre le couple lithium-dioxygène qui offre une densité énergétique très élevée (typiquement entre 1700 et 2400 Wh/kg en pratique pour un chiffre théorique de 5200 Wh/kg [Source: http://www.batteriesdigest.com/lithium_air.htm ]
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_lithium




Densité énergétique massique utile (Wh/Kg):

- Essence: 11900 x 0,20 = 2380
- Lithium Ion (SAFT, A123System etc.): 180 x 0.85 = 153
- Lithium Oxygène (réalisé): 1800 x 0,85 = 1530
- Lithium Oxygène (théorique): 5200 x 0,85 = 4420

On a donc, si on raisonne en énergie utile (ce qui est pertinent) un facteur 15 entre essence et batterie lithium Ion classique. Mais avec le Lithium Air, l'essence est écrasée !  Mais chut, il ne faut pas le dire à la télé sinon les pétroliers ne vont pas être contents : )

L'arrivée du Lithium Air dans les années à venir va amplifier considérablement la révolution électrique qui ne fait que commencer. Ce genre d'innovation, couplée aux bornes de recharge ultra-rapide (par exemple, avec ECOtality, charge de la batterie en 10 minutes, ou moins) va conduire inexorablement à la Bérézina pour les voitures à pétrole. Qui va s'en plaindre ?    

- O.D.