Le futur est dans les batteries au graphène

Le fabricant coréen Samsung pourrait lancer un téléphone intelligent doté d’une batterie au graphène en 2020 ou en 2021, selon des informations obtenues récemment par Evan Blass, un journaliste américain connu pour ses sources fiables et sa diffusion d’informations confidentielles.

Une batterie au graphène s’apparente à une batterie lithium-ion traditionnelle. Au lieu du graphite qui est habituellement utilisé dans l’anode et la cathode, on y retrouve toutefois du graphène, un matériau cristallin synthétisé pour la première fois en laboratoire en 2004. « Le graphène a des propriétés plus intéressantes que le graphite pour les batteries », explique Oumarou Savadogo, professeur titulaire au département de génie chimique de Polytechnique Montréal.

« Le graphène a une conductivité thermique plus importante que le graphite. On parle d’un facteur d’environ 400 fois. Ce qui veut dire que la chaleur va s’évacuer plus facilement », note Oumarou Savadogo. Une meilleure conduction de la chaleur signifie notamment que les problèmes de batteries qui prennent feu par elles-mêmes pourraient être une chose du passé.

Et ce n’est là qu’un des nombreux avantages du graphène. Le matériau offre aussi une résistance qui devrait allonger la durée de vie des batteries, et sa grande surface d’échange devrait à la fois augmenter leur capacité et accélérer la vitesse de recharge.

Certains prétendent que les batteries au graphène pourraient aussi avoir un effet positif sur l’environnement par rapport aux batteries au graphite, mais il est un peu trop tôt pour se prononcer sur la question, estime Oumarou Savadogo. « Il faudra considérer le cycle de vie et les méthodes de préparation pour le savoir réellement. Après tout, le graphite est miné, alors que le graphène est fabriqué en laboratoire à partir de composés de carbone », tempère-t-il.

De la recherche à la production

Voilà quelques années maintenant que des laboratoires privés et publics fabriquent des batteries au graphène. « Mais pour l’instant, ce ne sont que des études de laboratoires. Il y a beaucoup d’embuches à surmonter avant leur commercialisation » remarque Oumarou Savadogo.

Jusqu’à récemment, le développement de ces batteries était notamment très cher. La mise au point de nouvelles méthodes de développement et l’économie d’échelle qui suivrait une commercialisation pourraient toutefois réduire ces coûts.

« Les entreprises qui fabriqueront ces batteries devront aussi avoir une méthode de fabrication qui donne des résultats stables et reproductibles », poursuit le professeur de Polytechnique Montréal.

Est-on rendu à ce point ? Difficile à dire, estime Oumarou Savadogo. « On ne sait jamais exactement ce qui se passe dans les entreprises. Une chose est certaine, ce n’est pas exclu, car elles ont plus de moyens que les universités », opine-t-il.

L’intérêt des entreprises pour le graphène n’est pas un secret. Samsung avait d’ailleurs annoncé en 2017 développer une batterie utilisant ce matériau. Alors que les batteries dans les téléphones intelligents n’offrent que des améliorations marginales année après année, celle à l’étude par Samsung offrirait une autonomie 45 % plus grande que les batteries actuelles et une recharge cinq fois plus rapide. Tout indique que c’est cette dernière qui serait commercialisée l’année prochaine ou en 2021.

Huawei, Panasonic et plusieurs jeunes entreprises ont aussi déjà exprimé leur intérêt pour le graphène. Les entreprises ont beaucoup d’incitatifs pour développer la technologie en premier. En plus des téléphones intelligents, les voitures électriques, le stockage d’énergie à domicile et pratiquement tout ce qui est alimenté par une batterie pourraient en profiter.

Reste à voir quel sera l’impact de ces piles sur le marché des batteries au lithium-ion. Une capacité accrue et une meilleure durée de vie pourraient indiquer une diminution de la production, mais ces performances améliorées risquent aussi d’augmenter l’intérêt envers les véhicules électriques.

Voilà qui sera à surveiller, surtout avec le potentiel minier du lithium au Québec et les ambitions du gouvernement par rapport à la création de batteries « 100 % québécoises ».