La batterie, la plus en retard de nos nouvelles technologies

La batterie, la plus en retard de nos nouvelles technologies

Chaque année et même plusieurs fois par an, les progrès spectaculaires d’une équipe de chercheurs, d’un labo exotique voire d’un étudiant seul dans un garage, nous rappellent à quel point la technologie la plus arriérée de nos machines est le stockage d’énergie.

Les superlatifs qui accompagnent ces découvertes concernant les batteries témoignent à eux seuls l’attente que le public en a : Graal, messie, trésor, incroyable découverte, bouleversement technologique. Les titres qui parsèment l’information au sujet d’une énième révolution de nos bonnes vieilles batteries ces derniers jours ne laissent aucun doute. La prochaine révolution informatique sera… chimique.

Lithium, Nickel, Cadmium, Plomb… Cette liste d’éléments qui nous rappelle ce bon vieux Mendeleïev est pourtant égrainée comme un chapelet sur les sites d’infos ces derniers jours. Il faut dire que le sujet est franchement sensible. Les derniers billets concernant des batteries externes ont fait un carton sur minimachines et on sent bien que pour beaucoup c’est le dernier sujet qui compte, l’autonomie de nos engins est le challenge à relever.

Samsung Galaxy Tab S

Parce qu’il faut bien le reconnaître, les PC d’aujourd’hui, les tablettes, les smartphones, sont tous plus puissants les uns que les autres. On se balade avec un engin dans la poche qui correspond à ce qui équipait des salles blanches professionnelles de plusieurs centaines de mètres carrés il y a quelques décennies. On est capable de communiquer en vidéo conférence avec toute la planète et de se géolocaliser grâce à des satellites, de lire des vidéos d’une qualité étonnante et de se renseigner en temps réel sur le cours de la banane ou du poireau ou de se distraire en se cultivant en écoutant la vie de ce gros Hooligan de Mendeleïev justement.

Donc, émoi, gros titres toute la presse même la moins spécialisée se fend d’une colonne au sujet d’une publication du pourtant très touffue du magazine Nature Nanotechnology au lieu de consacrer 2 pages à Secret Story. Signe des temps et des moeurs, la batterie qui tombe en rade « c’est bon ça coco, faut qu’on cause batterie ».

Des Scientifiques Américains, des chercheurs de l’université de Stanford aux US, annoncent la découverte d’une méthode permettant d’augmenter la capacités des batteries actuelles en utilisant une anode en Lithium pur.

Le communiqué de l’université de Stanford qui héberge le laboratoire piloté entre autre par un Prix Nobel annonce que ces batteries seraient plus petites, plus légères et plus performantes que les batteries actuelles.

Lithium battery

La batterie au Lithium pur ressemble à ça aujourd’hui.

Le passage à une anode en Lithium pur aurait de multiples conséquences dans la chimie de la batterie elle-même. Le Responsable de cette petite troupe de chercheurs au swag légendaire, le professeur Yi Cui, est en émoi à propos de cette nouvelle méthode de fabrication de batterie. « On l’appelle le “Graal”. » Ces batteries sont légères, avec une très grande densité énergétique. Pour un même volume et un même poids elles proposent une puissance supérieure.

Lithium battery

Yi Cui tend la main au futur

Tout  le souci de la batterie à anode en Lithium pur était dans son instabilité à force de charge et de décharge. La forme de l’anode pouvait bouger et aller jusqu’à détruire le compartiment de protection de l’élément. Inacceptable en production, ces batteries étaient jusqu’alors jugées trop dangereuses pour être exploitées. Autre soucis, le Lithium pur a tendance à bouffer l’électrolyte des batteries et diminue rapidement la capacité de chaque batterie à se recharger.

L’équipe de Stanford  semble avoir trouvé une parade pour résoudre ces deux soucis et vogue donc vers la batterie ultime. Enfin vogue, disons plutôt qu’elle rame. Parce que comme souvent avec les annonces batteries, les résultats probants ne sont pas prévus pour les fêtes de fin d’année.

Les batteries en l’état actuel ne sont pas commercialement viables, il faut parfaire leur efficacité et effectuer de nombreux tests afin de satisfaire une demande commerciale et technique. Il faudra compter au moins 5 bonnes années avant de voir ces supers nouveaux composants intégrer nos portables et nos bagnoles. C’est néanmoins une bonne nouvelle car contrairement à beaucoup d’autres annonces dans ce domaine particulier, l’équipe de Standford ne cherche pas à réinventer la roue mais a améliorer le rendement d’une technique déjà stabilisée et efficace. Car malheureusement beaucoup d’annonces relayées ici comme ailleurs ressemblent souvent plus à des prières qu’à des projets commercialisables à moyen terme.

Une chose est sure, les processeurs ont surfé sur la Loi de Moore pendant des années, les capacités de mémoire ont explosé et les composants en tous genres sont devenus monstrueusement petits. Seule reste à la traîne cette bonne vieille usine chimique.

 Lithium battery

D’autres illustration de l’an 2000 vu de 1910 ici.

C’est amusant parce que dans l’imagination collective, lorsque l’on pensait le futur, les années 2000  par exemple, la question de l’énergie ne se posait pas. Elle était semble t-il réglée par l’atome. Mais alors que toutes les créations modernes dépassent les espérances d’hier, la batterie reste un témoignage du passé. c’est notre plus gros retard et notre plus gros manque. Franchement, l’idée d’une montre connectée capable de tant de choses mais qu’il faut brancher à une prise électrique tous les soirs, ça vous fait rêver vous ?

Sources : Nature, L’univ. de Stanford, Forbes et PCWorld.

16 commentaires sur ce sujet.
  • 30 juillet 2014 - 17 h 20 min

    S’il y a moyen d’y ajouter facilement du wifi, ça m’intéresse très fortement.
    Sans ça, la B+ avec ses ports USB (et les adapteurs USB) correspond mieux à mon projet.

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  • 30 juillet 2014 - 17 h 23 min

    C’est vraiment bien écrit. Un plaisir à lire.

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  • 30 juillet 2014 - 17 h 30 min

    Il ne se passe pas une année sans que l’on voit un étudiant, un chercheur ou une équipe avoir enfin mis au point la batterie ultime permettant une autonomie dépassant nos espérances… Je tombe sur ce type d’article faisant sensation régulièrement et ce depuis pas mal d’années mais le temps continue de passer et rien, vraiment rien de neuf côté batterie commercialisée ! Une arnaque diront certains, le lobbying pétrolier qui bloque toute nouvelle découverte diront d’autres. En tout état de cause, nous nous sentons effectivement frustrés d’avoir entre les mains des appareils inimaginables il y a peu mais à ce point dépendant d’une petite prise de courant 220v… A mon humble avis, quelque chose empêche bien la sortie de ces batteries qui feraient perdre gros à certains et pourtant gagner beaucoup à notre humanité!!!

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  • 30 juillet 2014 - 17 h 35 min

    Le stockage de l’énergie en général est un défi majeur de l’humanité. Appliqué à nos machines est le dernier des souçis.
    Il ne faut pas oublier que la production énergétique doit être dimensionné pour fournir de l’énergie lors DU pic (un jour d’hiver). Pour faire simple, si vous consommez 10 toute l’année et qu’un jour vous consommez 100, il faut être capable de produire 100. Le jour où l’on arrivera à stocker l’énergie efficacement, il suffira de produire 10,1 toute l’année en stockant le 0,1 en trop pour le jour de 100.
    Concernant la France, c’est un de nos gros problème puisque dépendant du Nucléaire, incapable de gérer une production fluctuante.

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  • 30 juillet 2014 - 18 h 42 min

    @Thera:

    C’est effectivement un défi majeur mais que le France arrive à gérer de manière assez simple (le principe est simple, pas le reste :p).

    Le virage de la transition énergétique comme dans tous les grands pays a de multiple enjeu : diminution de la dépendance à la ressource primaire (cf l’absence de vent pendant 45j noté au champs d’éoliens des pays bas pendant la fameuse ‘canicule’ … c’est con :p) et à la dépendance aux autres pays (à chaque conflit avec la russie, ils bloquent les vannes de gaz pour ennuyer l’UE … et ca marche :o). Donc il faut dans l’absolue que tout le monde produise de l’elec de chaque source pour diluer les risques. (en cas de guerre, un pays peu se voir bloquer car couper d’électricité par ses petits voisins … c’est une question de sécu nationale)

    Vient ensuite l’enjeu majeur que tu indiques ! En effet, on consomme plus d’électricité en journée que la nuit et il est très difficile de lisser la consommation du parc francais sur la journée (EDF fait un tarif nuit préférentiel dans ce but de lissage) ou sur l’année (on chauffe plus que la clim tourne … d’où le système dit EJP pour lisser également l’hiver avec l’été). Alors il fait trouver un moyen soit de moduler sa production d’énergie en temps quasi-réel soit trouver un moyen de stocker de l’énergie et la restituer en cas de besoin.

    Pour simplifier :
    nucléaire : production d’électricité très bon marché (sisi que les anti-nucléaire se dise que sans le nucléaire le kw.h serait 2/3 fois plus chère …) en continue !
    éolienne : production d’électricité dépendant du vent (statistiquement une éolienne tourne 8h/j …. et on ne choisi pas lesquelles) chère et non prévisible
    charbon/gaz : production sur mesure en temps réelle, sert énormément pour fournir les pic de consommation mais bien polluant
    hydroélectrique : très développé en France (force motrice de l’eau pour les moulins et machines des usines) qui produit de manière linéaire (statistiquement plus de 95% à l’année : sècheresse) avec un cout écologique de préservation de la phone élevé (pour sauver les poissons morts des engrais des agriculteurs …) mais avec un parc patrimonial très conséquent en France qui ne demande qu’a être restauré.

    Et c’est sur ce dernier point qu’a été développer le seul moyen (à ma connaissance) de stockage d’énergie à grande échelle : le barrage ! (il existe des gros pour l’effet été/hiver et aussi des petits pour l’effet jour/nuit ainsi que des systèmes de remonté d’eau la nuit dans des réservoirs pour produire de l’énergie le jour)
    C’est le meilleur moyen aujourd’hui mais les coups sont énormes bien sur. Sous le gouvernement Sarko (non non je vais pas faire de politique :p), Borloo alors ministre de l’énergie a fait un plan de relance de l’hydroélectrique dans le but de dynamiser les barrages.

    C’est pour ça que la Chine se dote de super barrage en même temps que de centrale nucléaire.

    Désolé pour le petit dérapage du poste … et la longueur de mon commentaire.

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  • 30 juillet 2014 - 18 h 48 min

    @Pierre

    MERCI pour le lien youtube de LPPV ! Je ne connaissais pas et c’est excellent. Il est rare de trouver des documents/video/sites/ parlant de l’histoire des sciences de manière didactiques ET droles.

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  • 30 juillet 2014 - 21 h 48 min

    Le mieux reste actuellement la batterie au graphème.
    100% écologique, 100% de sa charge, 0% de perte d’énergie, se charge en quelques minutes.

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  • 31 juillet 2014 - 0 h 01 min

    @Bruno:

    Peut-être que cette avancée techno va passer car elle ne révolutione rien. Je veux dire que ça reste une augmentation de capacité de stockage d’énergie certes très intéressante pour le consommateur mais comme ça arrivera sur le marché, comme le dit @Pierre Lecourt, surement d’ici 5 ans,
    d’ici là il faudra bien ça pour faire fonctionner les puces 32 coeurs, des gpu surpuissants et les écrans XXXHD de nos smartphones.
    Pour, au final, avoir la même durée de batterie et le même nombre de cycles de recharge qu’aujourd’hui.
    Ah oui, et elles ne seront disponibles que pour les smartphones, un problème de fabrication lié à la taille de ces batteries sûrement.
    Tu veux pas tuer le marché des laptops et futurs hybrides quand même?
    Ils vont pas vendre des machines avec une batterie qui dure 30 heures par charge et qui peut se charger 3000 fois, quand même. Il faut faire du bénéf, oh… ;-)

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  • 31 juillet 2014 - 0 h 07 min

    @Paulin ARBOUX
    – L’hydroéléctrique, ce n’est pas vraiment une idée nouvelle, et il ne reste pas tant de rivières à exploiter. Un abus de barrages entraine aussi quelques problèmes écologiques (euphémisme).
    A part en construisant des montagnes ou les hydroliennes sous-marines, il reste peu d’électricité hydroélectrique non exploitée en France.

    – La production électrique n’est pas la majeure partie de la consommation d’énergie. Donc nucléaire, hydraulique, solaire ou huile de coude, la dépendance aux hydrocarbures reste très importante pour tous les pays.

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  • 31 juillet 2014 - 0 h 14 min

    C’est un peu injuste d’accuser les batteries.

    Est-ce que les batteries sont en retard, ou est-ce que c’est l’électronique qui consomme trop ?
    On sait bien que autrefois, les téléphones portables pouvaient tenir une semaine entière.
    La consommation d’énergie a augmenté plus vite que la capacité des batteries. C’est les consommateurs qui ont accepté d’acheter des téléphones et des ordinateurs rapides mais avec une mauvaise autonomie.

    A puissance consommée constante, les processeurs de téléphone gagnent peut être 25% de vitesse en plus par an. Les gens ont acheté des téléphones qui étaient deux fois plus rapides que ceux de l’année précédente.
    Pourquoi ne pas accuser Intel, Samsung, Qualcomm de faire des composants qui consomment trop ?

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  • 31 juillet 2014 - 0 h 18 min

    Il faut demander à Nick Mason.

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  • 31 juillet 2014 - 2 h 39 min

    @Sopilou
    …au graphène.

    Pour le moment, la batterie est la meilleure alliée de l’obsolescence programmée qui permet d’user plus vite tous les matériels mobiles.
    Leur propension à une usure rapide offre aussi une voie royale aux constructeurs automobiles pour rendre obligatoires les contrats d’entretien avec les véhicules électriques etc…
    @Bruno
    C’est vrai qu’après des annonces d’innovations revolutionnaires, celles-ci disparaissent avant de trouver un débouché industriel.

    En attendant, le tiers monde recoit nos batteries usées et meurt en silence de la consommation d’eau contaminee… Rien qui puisse mettre en péril les dividendes des actionnaires de l’industrie, cependant. Ouf!

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  • 31 juillet 2014 - 10 h 48 min

    @TREZA:
    tu prends le problème à l’envers…
    on part des batterie présente dans les pc portable…pour souvenir, dans les année 2000, un pc portable qui tient 5h dautonomie, c’est limite utopique ( l’époque du pentium 4 par exemple )
    A cette epoque, les laptops tenait en général 2h30 en surf web, et 1h30 en bossant un peu dessus…
    Aujourd’hui, nos pc portables ont des autonomies de 5h facile ( pour ceux sous CPU intel haswell) et pourtant les batterie ont moins de capacité qu’avant, donc merci à intel, aux ecran led, et aux autres industriel qui ont misé sur la dépense énergétique de leur composant, car eux ont fait des effort mais les batterie n’ont pas du tout changées, elles.

    Les téléphones, on part d’un usage radio reveil, sms, mms, telephone à un usage consultation web, gps, relais wifi etc…. alors oui l’autonomie des telephone baisse, mais ça serait pas le cas si on essayé pas de tout faire avec….

    donc aucune injustice la dedans, un simple constat d’un secteur qui a stagné, ils auraiennt pu au moins essayé d’améliorer au max la charge rapide, mais non même sur ça ils ont pas bougé…ce n’est pas dur à comprendre :
    – techno actuelle maitrisée et rentable
    – ne pas l’optimiser, c’est provoqué un renouvellement obligatoire des cellules que l’on fabrique soit même, alors autant continuer de fabriquer des choses qui se vendent encore et encore.
    – ce n’est actuelleent pas un facteur limitant pour la vente vu qu’il n’y a pas d’alternative (voulu ou pas, c’est encore autre chose)

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  • 31 juillet 2014 - 14 h 34 min

    Je ne pense pas que l’amélioration de l’autonomie soit en tête de liste des demandes des gens. La preuve, on ne peut pas dire que les smartphones motorola dotés de batteries de 3 300 mAh aient cartonné en terme de vente, alors qu’à l’époque tous les autres téléphones avaient une batterie qui tournait autour de 1 500 mAh…
    Les smartphones ont une autonomie d’environ une journée et les gens en ont malheureusement pris l’habitude…

    Quant aux constructeurs, c’est certain que l’autonomie n’est pas pour eux un axe d’amélioration pertinent de leurs produits.
    La preuve, ils continuent encore et encore à affiner leurs téléphones plutôt que de garder la même épaisseur (raisonnable) que le précédent modèle et en profiter pour mettre une plus grosse batterie.
    Même un constructeur comme Samsung (par exemple) qui a des dizaines et des dizaines de références dans son catalogue n’a pas un modèle dédié à l’autonomie…

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  • 1 août 2014 - 8 h 17 min

    La question de l’autonomie (il est beau ce nom..) n’est importante que si elle n’est pas suffisante.
    Or, la plus part du temps, elle l’est, du moins pour faire le trajet entre deux prises de courant.

    Je pense que le bon axe de travail pour l’améliorer est, tout comme la tendance générale, de diminuer la puissance électrique nécessaire pour le fonctionnement d’un produit.
    J’aimerai surtout que les fabricants systématisent la batterie amovible dotée d’une puce pour éviter son largage intempestif dans les bois dès lors qu’elle est usagée.
    Mieux, on pourrait mettre en place une sorte de consigne en cas de remplacement d’une batterie usagée.

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  • 1 août 2014 - 12 h 43 min

    TomTom maintenant il y a aussi le huawei ascend mate 2(bon pas en France) qui a une autonomie absolument monstrueuse .
    Il faut pas confondre deux chose . ce que le client dit vouloir et ce que le client achete. Le client n’achète pas un smartphone avec grosse autonomie même si il dit en vouloir un .

    Et si demain une technologie permet d’avoir une densité de stockage 3fois plus grand sa ne veux absolument pas dire que les appareil auront une autonomie trois fois plus grande .
    Il est fort probable que les constructeur en profite pour faire des appareil plus fin par exemple . Beaucoup plus vendeur que une grosse autonomie .

    Et pour ce qui est de une semaine d’autonomie avec les anciens téléphone . avec mon ativ s . si j’ai une utilisation aussi intense que avec un Nokia 3310 c’est a dire uniquement des SMS (quelques photos aussi). Avec la data etc désactivé je tiens 4jours . Et je peux garantir que j’envoie bien plus de SMS que quelqu’un de l’époque du 3310 ou le nombre de SMS n’étais pas illimité . Donc avec un smartphone bien autonome type mate 2 et un usage grès léger comme a l’époque on tiens bien plus que a l’époque .
    Les gens se permette de comparée l’autonomie d’un 3310 avec celui d’un smartphone sue le quel il sont en permanence connecte sue facebook , sur le quel il joue a candy crush / sur le quel il utilise plusieurs heures par jour etc …

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