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Actualité : La Chine réalise l'impossible : elle crée une batterie au lithium innovante capable de maintenir son autonomie, même à −50 °C
Des chercheurs de l'Université de Nankai ont dévoilé une batterie au lithium qui fonctionne encore par −70 °C et stocke deux fois plus d'énergie que les modèles actuels. Le secret : un électrolyte qui rompt avec un siècle de chimie. La découverte est spectaculaire, mais encore loin de nos voitures.
© Shutterstock / artem evdokimov - La Chine réalise l'impossible : elle crée une batterie au lithium innovante capable de maintenir son autonomie même à −50 °C
Tout conducteur de voiture électrique connaît la mauvaise surprise de l'hiver. Un matin de gel, l'autonomie affichée fond de 20, parfois 40 %, et la recharge s'éternise. Ce n'est pas un défaut de fabrication, mais une limite physique que l'on croyait presque indépassable : le froid paralyse la chimie interne des batteries. C'est précisément ce verrou, vieux comme la batterie elle-même, qu'une équipe chinoise affirme avoir fait sauter.
Pour comprendre l'exploit, il faut regarder ce qui se passe àl'intérieur d'une batterie quand le thermomètre chute. Le cœur du système, c'est l'électrolyte, ce liquide dans lequel voyagent les ions lithium d'un bout à l'autre de la cellule à chaque charge et décharge. Dans toutes les batteries actuelles, ce liquide repose sur des solvants à base d'oxygène, un choix hérité des débuts de la chimie des piles.
Le problème, c'est que ces solvants s'accrochent trop fort à l'ion lithium. Pour circuler, l'ion doit sans cesse se libérer de cette étreinte. Or cette opération demande de l'énergie. Par grand froid, cette énergie manque, l'ion peine à se détacher, le courant ralentit et les performances s'effondrent. C'est la fameuse barrière de désolvatation, le mur invisible contre lequel butent les batteries en hiver. L'équipe de Nankai a eu une idée radicale : remplacer l'oxygène par le fluor.
En troquant les solvants oxygénés pour une molécule fluorée, le 1,3-difluoropropane, les chercheurs ont volontairement affaibli le lien entre le solvant et le lithium. L'ion, moins retenu, se libère beaucoup plus facilement, même dans un froid glacial. C'est un renversement de logique : là où la chimie classique cherchait des liaisons solides, cette approche mise sur une accroche délibérément lâche pour fluidifier la circulation.
Les résultats mesurés en laboratoire sont impressionnants. La batterie atteint 707 wattheures par kilo à température ambiante, soit plus du double des meilleures batteries lithium-ion du commerce, qui plafonnent autour de 250 à 300. Surtout, elle conserve environ 400 wattheures par kilo à −50 °C, et continue de fonctionner jusqu'à −70 °C, une température qu'aucune batterie classique ne supporte. À ce niveau de froid, elle restitue encore l'essentiel de son courant avec une efficacité de 98 %. Sur le papier, c'est la fin de la double malédiction des batteries : il fallait jusqu'ici choisir entre densité d'énergie et résistance au froid, ce système promet les deux.
Faut-il pour autant s'attendre à faire le plein de kilomètres cet hiver ? Certainement pas, et c'est là qu'il faut raison garder face aux titres enthousiastes. Ces performances ont été obtenues sur de petites cellules de laboratoire, pas dans un véhicule. Or, entre la prouesse en éprouvette et la batterie industrielle, les obstacles sont nombreux et sérieux. Le plus criant : la durée de vie. À ce stade, la batterie ne tient qu'environ 115 cycles de charge, quand l'automobile en exige plusieurs milliers. Elle s'userait donc en quelques mois.
D'autres défis restent entiers. Le solvant fluoré est volatil, il s'évapore dès 48 °C, ce qui pose des problèmes de sécurité et de stabilité par temps chaud, un comble pour une technologie du froid. Les chercheurs planchent déjà sur des molécules plus lourdes pour y remédier. S'ajoutent le risque de dendrites, ces filaments de lithium qui peuvent provoquer un court-circuit sur le long terme, et un coût de fabrication supérieur aux électrolytes classiques. Cette batterie ne roulera donc pas demain dans nos rues. Mais en brisant un dogme