Couverture ElectroniqueS n°127

Les derniers progrès en lithium-ion sont très limités, excepté pour les modèles de forte puissance. Mais les fabricants et les chercheurs étudient également des ruptures technologiques. Paris Au vu des conférences de la manifestation Batteries (voir encadré), il semble bien que les performances du lithium-ion classique plafonnent. En termes de densité d'énergie stockée, les derniers modèles destinés aux terminaux portables ne suivent plus les courbes historiques de 8 % à 10 % de progrès par an. « Il y a un blocage avec les technologies actuelles d'accumulateurs lithium-ion et, pour progresser encore, il faut de nouvelles technologies », affirme Jean-Marie Tarascon, chercheur au CNRS et sommité française en lithium qui étudie notamment le potentiel des nanomatériaux. Cela ne signifie toutefois pas qu'il n'y ait plus d'évolutions ni que la technologie lithium-ion soit condamnée. Au contraire, dans le domaine de la puissance pour des applications de type véhicules électriques, du vélo à l'automobile, les derniers développements industriels, conciliant autonomie et puissance sont très encourageants. Par ailleurs, la technologie lithium-ion, basée sur l'association d'une cathode en oxyde de cobalt lithié et d'une anode en carbone, semble amenée à évoluer avec d'autres couples électrochimiques. Tout d'abord pour des raisons de coût des matières premières, du fait de l'envolée du prix de la livre de cobalt à plus de 30$ ces derniers mois (moins de 10 $ en 2003) avec des ajouts de nickel, et de manganèse dans les prochains modèles en production. Mais aussi, à plus long terme, pour essayer de dépasser les limites de performances des modèles actuels en changeant cette fois plus radicalement le couple électrochimique ou la structure de l'accumulateur.Sanyo, leader mondial des accumulateurs, produit ainsi actuellement des lithium-ion avec des capacités de 820 mAh et 640 mAh dont la cathode est réalisée à partir d'un mélange de cobalt et de manganèse Cela lui permet de (LiMn2O4/LiCoO2). réduire le coût sans véritablement sacrifier les performances (10 %) et, grâce à une meilleure stabilité de l'accumulateur, de proposer une réduction des composants de protection externes. D'ici la fin de l'année, le Japonais prévoit de lancer la production de modèles avec une cathode associant nickel, manganèse et cobalt ce qui Li(Ni-Mn-Co)O2, lui permettrait d'obtenir les mêmes performances que celles des versions cobalt tout en améliorant encore la stabilité pour des tensions au-delà de 4,2 V et des températures élevées. AGM a, lui, optimisé la structure mécanique et les dosages chimiques de ses accumulateurs lithium-ion format D pour fournir non plus 5 Ah/1 000 cycles mais 6,2 Ah limités par contre à 224 cycles. Pour sa part, Oxys Energy met en avant le couple Li/S, dont la tension n'est que de 2,1 V mais dont la densité d'énergie est presque deux fois celle des lithium-ion actuels (550 Wh/l, 500 Wh/kg).Le véhicule électrique tire l'innovationLe Chinois Tianjin Lishen compte utiliser le même couple que Sanyo et vise, lui, les applications de puissance comme les véhicules électriques. Tianjin Lishen annonce une mise en production à la fin de l'année avec des éléments de 8 Ah fournissant 800 W/kg, 75 Wh/kg et une durée de vie en véhicule électrique annoncée à 100 000 km. De son côté, le Français Saft a dévoilé sur le salon une gamme d'accumulateurs lithium-ion fournissant 25 Wh à 155 Wh par élément tout en étant capables de générer ou encaisser des puissances allant de 500 W à 1 360 W. De quoi procurer, dans un module de 220 kg référencé VLE, 22 kWh, 70 kW et une autonomie de 300 km pour un véhicule électrique avec une durée de vie de plus de 6 ans (15 ans en hybride). Ces accumulateurs lithium-ion utilisant du nickel à la cathode ont été validés dans 80 véhicules électriques ou hybrides et peuvent actuellement être produits au rythme de 60 000 éléments par an. La société a également amélioré ses modules NiMH 8 Ah et 13 Ah capables de fournir 25 A continu et 30 A crête pendant 30 s.Le Chinois BYD est, lui aussi, convaincu que le lithium-ion est la technologie de choix pour les véhicules électriques. Son démonstrateur, réalisé en technologie fait 150 Ah par élément LiNi0, 8Co0, 2O2, (15 Ah pour celui destiné aux vélos). Il table sur une commercialisation d'ici 5 ans.Pour Varta, l'important est d'améliorer la fiabilité des accumulateurs. Ses derniers modèles supportent par exemple une surtension de 12 V. D'autres, comme Infinite Power Solutions, ont développé une structure en couche mince. Ce dernier propose des versions flexibles pour cartes à puce avancées, des versions à intégrer dans le circuit imprimé par son partenaire Schweizer Electronic AG pour des applications de sauvegarde de données, ainsi que des empilages pour obtenir de fortes capacités.Batteries, un salon plein de potentielLa sixième édition du salon Batteries, manifestation européenne sur les sources d'énergie, s'est déroulée à Paris du 2 au 4 juin. Animée comme depuis la première édition par la société d'études Avicenne Développement, son organisation a été confiée cette année à la société Euroforum. La cinquantaine d'experts du domaine des accumulateurs venus du monde entier qui se sont succédé lors des conférences ont proposé un programme très intéressant. Les auditeurs ont pu y prendre connaissance des dernières estimations du marché des accumulateurs, y découvrir les dernières innovations des grands et des moins grands fabricants ayant fait le déplacement, tel Sanyo ou Saft, ainsi qu'un ensemble de vues sur les prochaines générations d'accumulateurs qui seront en production à la fin de l'année, ou encore les recherches avancées sans oublier les circuits et méthodes de charge ainsi que l'état des solutions de recyclage. Malgré ce programme alléchant, la participation n'a été que modérée avec peut-être un peu plus de 200 auditeurs et une vingtaine d'industriels exposant sur le salon attenant à la salle des conférences. Une performance certes meilleure que celle de la dernière édition, qui avait joué de malchance au niveau du timing international, entre SRAS en Asie et refroidissement des relations entre les Etat-Unis et la France. Gageons qu'au vu du sérieux de cette édition sans équivalent en Europe, voire au niveau international, la prochaine attirera un public plus large car les besoins des industriels en accumulateurs et sources d'énergie ne sont certainement pas tous satisfaits.

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