Intégrer le stockage électrchimique de l'énergie dans un matériau suffisament résistant du point de vue mécanique pour former des pièces de structures. Voilà ce qu'a réalisé une équipe de recherche de l'Université de technologie de Chalmers, en Suède. Leurs travaux ont été publiés dans « Advanced Energy & Sustainability Research» fin janvier. L'intérêt d'une telle batterie, dite structurelle, réside dans l'allègement des objets l'embarquant.
Réduire la masse des batteries nécessaire à l'autonomie visée représente un enjeu majeur pour toutes les applications embarquées. Si la densité massique d'énergie du lithium-ion a énormément progressé, à quelque 250 Wh/kg pour les meilleures, et continue de le faire, une autre piste est explorée depuis 2007 : faire de la batterie Li-ion un matériau de structure. Sa masse étant en quelque sorte effacée par son rôle structurel. La difficulté tient à l'obtention de bonnes performances à la fois du côté électrochimique et du côté mécanique.
Les chercheurs de Chalmers revendiquent pour leur batterie composite une percée dans les performances par rapport aux battéries précédentes de ce type. Leur batterie utilise une électrode négative en fibres de carbones. Ces fibres accueillent les ions lithium, conduisent l'électricité et renforcent mécaniquement le matériau. L'électrode positive est constituée de phosphate de fer lithié déposé sur une feuille d'aluminium. Le séparateur est un tissu de fibres de verre et un polymère méthacrylate imprégné de sels de lithium forme l'électrolyte.
Côté électrochimie, leur batterie possède une densité d'énergie de 24 Wh/kg. Côté mécanique, le module d'élasticité s'élève à 25 GPa et la résistance à la traction dépasse 300 Mpa. Les chercheurs travaillent désormais à améliorer ces premières performances et estiment pouvoir atteindre une densité d'énergie de 75 Wh/kg et une rigidité de 75 GPa.
Selon Leif Asp, l'un des chercheurs impliqués, cité par l'Université de Chalmers, la prochaine génération de ces batteries pourrait permettre d'ici quelques années d'alléger d'un facteur deux et de rendre plus compact des smartphones, ordinateurs portables ou vélos. Les véhicules pourraient suivre à plus long terme.
