Jean-Marie Tarascon : « Le Lithium-ion s’installe pour tout le XXIe siècle » (FR)

Jean-Marie Tarascon, professeur au Collège de France à la chaire Chimie du solide et énergie, médaille de l’innovation du CNRS 2017, directeur du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) qui compte 17 laboratoires de recherche et 15 entreprises, nous parle des enjeux du stockage électrique.

Quels sont les enjeux du stockage électrique face à la toute-puissance des batteries Lithium-ion ?

La batterie Lithium-ion (Li-ion) s’est imposée non seulement dans les appareils électroniques (smartphones, ordinateurs portables, etc.) et dans la voiture électrique. Mais, elle est aussi sérieusement envisagée pour le Grid, c’est-à-dire pour un stockage massif stationnaire du réseau électrique. Cependant, certaines technologies sont moins coûteuses. Je pense à la technologie sodium-ion, beaucoup moins performante que Li-ion, ce qui limite son avenir dans l’automobile. En revanche, elle peut avoir de très belles perspectives dans le stationnaire. En effet, l’enjeu du stationnaire, c’est d’élaborer des procédés qui mettent en oeuvre des matériaux peu onéreux, abondants et respectueux de l’environnement. Dans ce contexte, le RS2E soutient la start-up Tiamat , qui en est au stade de preuves de concept. Ses cellules de batterie sont déjà produites en petites séries au Laboratoire de Réactivité et Chimie des solides d’Amiens.

 L’enjeu du stationnaire, c’est d’élaborer des procédés qui mettent en oeuvre des matériaux peu onéreux. 

Y a-t-il d’autres solutions ?

Oui. On peut citer, notamment, les batteries Redox Flow (à circulation l’électrolyte). Mais la difficulté commune à toutes ces alternatives, c’est de concurrencer le Li-ion sur le terrain du prix annoncé à 100 euros/kW pour 2020. Toute la question revient à battre ce prix extrêmement compétitif.

Peut-on craindre de voir les budgets de R&D et les investissements dans les start-up cannibalisés par le développement industriel du Li-ion ?

Le danger est réel. Il existe des quantités de publications scientifiques très intéressantes d’un point de vue fondamental mais les chercheurs ne poussent pas leurs résultats assez loin en direction du marché. Il reste un grand nombre de verrous techniques à lever pour développer des applications industrielles. Aujourd’hui, la plupart des technologies sont au moins trois fois plus chères que le Li-ion.

L’avenir, ce sont les batteries tout solide. 

Est-ce rédhibitoire ?

Le Li-ion est installé probablement pour tout le XXIe siècle ! Cela n’empêche pas d’envisager d’autres chimies. Comme le zinc-manganèse pour les batteries à électrolyte aqueux rechargeables, qui supportent déjà plus de 1.000 cycles de charges-décharges. L’enjeu est majeur, c’est de pousser les recherches, qui sont menées surtout aux Etats-Unis et en Chine, afin d’optimiser ces technologies pour le stationnaire. On peut aussi mentionner les batteries liquides zinc-air pour le stationnaire de Zinium. Encore au stade de prototype, cette technologie, à la différence de Tiamat, impose de concevoir des procédés de fabrication radicalement différents de ceux du Li-ion.

Est-ce un avantage ou un inconvénient ?

Difficile à savoir. Le ticket élevé de l’industrialisation du procédé de Zinium peut protéger de la concurrence ou, au contraire, décourager d’investir, ce qui n’est pas le cas pour Tiamat. L’avenir, ce sont les batteries tout solide. Elles présentent des avantages sécuritaires tout en permettant des performances de 25 % à 50 % plus importantes que celles du Li-ion et, en dehors du cobalt, elles ne recourent pas aux métaux rares. En revanche, il sera difficile de maîtriser l’étanchéité des interfaces entre les électrodes et l’électrolyte. Pour l’heure Toyota est le plus avancé puisqu’il l’annonce en production pour 2025.

Erick Haehnsen
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