| Un Nobel de chimie populaire

L’Académie suédoise vient de couronner les inventeurs des batteries ion-lithium (1). Voilà un prix Nobel de chimie qui va parler à tout le monde. Les utilisateurs de téléphones portables, de tablettes et d’ordinateurs, les conducteurs de véhicules hybrides et d’automobiles électriques se servent tous les jours de ces réservoirs de puissance électrique (2).

Ce sont trois chimistes qui ont permis il y a maintenant plus de trente ans la découverte, puis l’amélioration et enfin la commercialisation de ces batteries.

Stanley Whittingham, chercheur britannique, dirige l’institut des matériaux de l’université de Binghamton de l’État de New York. Il fut le premier à créer une cathode en sulfure de titane TiS₂ dans une pile utilisant un sel de lithium, dans les années 1970.

John Goodenough, américain, est professeur de science des matériaux à l’université d’Austin au Texas. Il suggéra dans les années 1980 l’utilisation, à la cathode, d’oxydes mixtes de type LiCoO₂ et ses dérivés Li(CONi)O₂, Li(CoNiMn)O₂. Il inventa également une nouvelle cathode Li FePO₄.

Akira Yoshino, japonais, est professeur à l’université Meijo et membre de l’Asahi Kasei Corporation. Il est à l’origine de la commercialisation dans les années 1990 de ces batteries avec maintenant la forme cylindrique (D=1,8 H = 6,5cm) norme 18650, fabriquée à des milliards d’exemplaires.

Dans ces batteries, à la cathode, le lithium perd un électron qui passe dans le circuit extérieur et l’ion lithium Li⁺, issu de la cathode, rejoint l’anode en graphite à travers l’électrolyte. Avec la généralisation des objets portables et connectés, smartphones, tablettes, ordinateurs, outils, véhicules électriques, ce sont plus de 100 000 tonnes de lithium qui sont actuellement en usage dans les batteries ion-lithium. Les « mégafactories » construites ou en projet font craindre des cours élevés du carbonate de lithium et des métaux comme le cobalt ou le nickel (3). C’est dire l’incroyable succès de cette invention qui a mis vingt ans à se mettre au point avant commercialisation et moins de trente ans à devenir indispensable à notre quotidien.

Tous les chimistes du solide, les électrochimistes et spécialistes des matériaux se réjouissent de ce prix Nobel cher à leur discipline, spécialement en France où John Goodenough venait souvent discuter et faire des séminaires. Sa dernière venue en France, à 95 ans, lors de la journée hommage à Bordeaux le 26 mars 2018 à son grand ami le professeur Paul Hagenmuller, nous a permis de le rencontrer et de réécouter son rire légendaire et communicatif. Notons également que la communauté Française à Amiens, Bordeaux et Nantes est très active sur ce sujet et reconnue internationalement, sans oublier Michel Armand qui fut aussi l’un des novateurs sur ce sujet dans les années 1975.

Jean-Claude Bernier

Pour en savoir plus sur Mediachimie :
(1) Meilleurs matériaux pour batteries à ions Li. L’approche déductive et intuitive du chimiste (conférence vidéo)
(2) Le transport ou le stockage de l’énergie électrique (Chimie… et junior)
(3) Et si le cobalt manquait… quel serait l’avenir des véhicules électriques ?