Leurre ou véritable aubaine : le graphène, un composé de carbone pur, continue de susciter les doutes et les espoirs. Des milliers de brevet ont déjà été déposés par divers industriels concernant ce dérivé du carbone, dont Samsung, qui vient d’annoncer avoir mis au point une batterie permettant de conduire l’électricité environ 150 fois plus vite que le silicium. Si l’exploitation d’un tel accumulateur est pressentie pour les appareils portables, une des étapes suivantes serait de les adapter à la mobilité électrique.
Depuis 2004
L’explosion des dépôts de brevets autour du graphène témoigne de l’intérêt que les chercheurs et les industriels lui porte. Seulement une cinquantaine en 2004, l’année où le matériau a été isolé pour la première fois, le cap des 10.000 ayant été dépassé dans les premiers mois de 2015. A lui seul, le groupe sud-coréen Samsung en avait déposé plus de 500 dans le courant 2016. Si l’enthousiasme autour du graphène semble bien de mise en ce qui concerne sa conductivité au sein des batteries, un autre avantage en fait un composé exceptionnel : une extrême finesse qui permettra de gagner de la place ou de bénéficier d’une meilleure capacité.
Evolution de la batterie lithium-ion
La découverte que l’institut de recherche Samsung a fait breveter, relayé dans la revue Nature, n’évince pas les batteries lithium-ion, bien au contraire, elle les améliore. Le principe déposé est que des billes de graphène vont enduire les électrodes, dont, en particulier, une cathode riche en nickel. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de mettre en présence de dioxyde de silicium du méthane chauffé à 1.000° C environ. Une réaction se produit alors : des structures composées de filaments de graphène apparaissent, dont la forme générale rappelle celle du popcorn. Cette découverte augmenterait la capacité d’une batterie de 45% en divisant le temps de recharge par 5, grâce à l’élimination de réactions secondaires nuisibles, dont l’échauffement des cellules. En usage commercial, un accumulateur de cette technologie pourrait disposer d’une densité volumique d’énergie de 800 Wh L-1.
Dans les voitures électriques
Si l’exemple des smartphones est associé le plus souvent à cette découverte dans la presse, il semblerait qu’un petit détail l’orienterait vers la mobilité électrique ; un détail de nature à faire polémique. Pour obtenir le meilleur d’une batterie lithium-ion dotée d’électrodes recouvertes de filaments de graphène, il faudrait l’exploiter à une température d’environ 60° C, qui rappelle étrangement une certaine condition d’utilisation des batteries LMP embarquées dans les Bluecar et autres productions de Bolloré. Ainsi, elle conserverait de l’ordre de 80% de sa capacité après 500 cycles de décharge/recharge. Avant de se prononcer, il convient sans doute d’attendre les éventuelles améliorations qui pourraient encore être apportées au système, ainsi que l’énergie éventuellement à consacrer au maintien des cellules à bonne température.
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