Les énergies renouvelables sont indissociables des batteries. Le soleil et le vent sont intermittents, et il est essentiel de disposer de systèmes de stockage qui nous permettent, entre autres, d’allumer les lumières par une nuit d’été sans vent. De nombreuses batteries sont fabriquées à partir d’éléments stratégiques tels que le lithium et le cobalt. Selon un rapport de la Banque mondiale, l’extraction de minéraux tels que le graphite, le lithium et le cobalt pourrait augmenter de près de 500 % d’ici 2050 pour répondre à la demande croissante de technologies énergétiques propres.
Selon les estimations, si l’on veut limiter la hausse de la température mondiale à moins de 2°C, plus de 3 milliards de tonnes de minéraux et de métaux seront nécessaires pour déployer l’énergie éolienne, solaire et géothermique, ainsi que le stockage de l’énergie. Mais ces métaux ont un coût, surtout le lithium. L’extraction du lithium consomme d’énormes quantités d’eau, ce qui affecte les écosystèmes et les sols. Chaque tonne de lithium raffiné nécessite 2,2 millions de litres d’eau. L’exploitation minière à grande échelle est très coûteuse.
La présidente de la Commission européenne, a déclaré l’année dernière que « le lithium et les terres rares seront bientôt plus importants que le pétrole et le gaz ».
L’Europe ne compte qu’une seule mine de lithium, au Portugal. Quatre-vingt-sept pour cent du lithium non raffiné de l’UE provient d’Australie. La Chine est également un acteur majeur : bien qu’elle ne possède qu’environ 7 % des réserves mondiales de lithium, 13 % du lithium extrait en 2019 a été produit en Chine, et la moitié du lithium mondial y a été transformé.
Cela signifie que plus de 70 % des batteries lithium-ion mises sur le marché l’année dernière ont été produites en Chine. Ne peut-on pas fabriquer des batteries efficaces à partir de matériaux moins litigieux ? Une découverte récente pourrait apporter la réponse.
Batteries de sel de mer
Les piles au sel marin ne sont pas nouvelles, elles sont connues depuis plus de 50 ans. Ces batteries utilisent des sels fondus comme électrolyte, et offrent à la fois une densité énergétique et une densité de puissance élevées, et résistent bien aux cycles de charge et de décharge, ce qui est précisément ce qui rend les batteries au lithium supérieures aux batteries au lithium actuelles.
Quel est donc le problème ?
La température est le principal problème.
Pour les activer, il faut les chauffer pour faire fondre les sels. Les batteries sodium-soufre, par exemple, doivent être chauffées à 300-350ºC. Ce n’est pas quelque chose que vous voulez mettre dans votre téléphone portable. Depuis des années, le grand défi des scientifiques et des ingénieurs est d’obtenir des piles au sel à température ambiante. De telles piles existent, et elles n’utilisent pas de sels fondus, mais des sels de sodium et de soufre dissous.
Cependant, ces batteries présentent un autre problème : la migration des ions d’une électrode à l’autre. Les polysulfites forment des « dendrites » de sels insolubles qui provoquent des courts-circuits et réduisent la durée de vie des piles.
Le mois dernier, des scientifiques, en Australie, ont annoncé une percée. En utilisant un simple procédé de pyrolyse et des électrodes en carbone pour améliorer la réactivité du soufre et la réversibilité des réactions entre le soufre et le sodium, ils ont obtenu une batterie au sel qui avait une capacité quatre fois supérieure à celle des batteries au lithium et une durée de vie plus longue. Les avantages de ces batteries, lorsqu’elles seront commercialement viables, sont immenses. Le sodium est extrait de l’eau de mer, et le soufre se trouve en abondance dans le monde entier. Les matériaux des batteries ne seront plus stratégiques.
En outre, le sodium et le soufre sont faciles à recycler et beaucoup moins toxiques que les matériaux utilisés aujourd’hui. Surtout, fonctionnant à température ambiante, il n’y a aucun risque de faire fondre le téléphone dans votre poche.
