Les chercheurs ont relancé une technologie de batterie lancée par Thomas Edison, non pas pour les voitures comme il l’avait envisagé autrefois, mais pour stabiliser les sources d’énergie renouvelables. Un nouveau prototype, détaillé dans la revue Small, présente une batterie nickel-fer qui se recharge en quelques secondes et dure plus de 30 ans avec une utilisation quotidienne, soit plus de 12 000 cycles.
Les débuts de l’ère électrique et la vision d’Edison
Les véhicules électriques n’étaient pas une invention moderne. En 1900, les voitures hybrides électriques dépassaient en nombre les modèles à essence aux États-Unis. Edison lui-même a breveté une batterie automobile au plomb en 1901, ouvrant ainsi la voie à un XXe siècle alimenté à l’électricité. Cependant, des coûts plus élevés et une autonomie limitée (environ 30 miles) ont finalement favorisé le moteur à combustion interne. Les efforts ultérieurs d’Edison pour développer un successeur au nickel-fer ne se sont jamais pleinement concrétisés.
La nouvelle centrale des énergies renouvelables
Aujourd’hui, alors que le changement climatique entraîne la transition vers les énergies renouvelables, le concept abandonné d’Edison connaît un renouveau. Les batteries lithium-ion dominent le marché, mais le nickel-fer offre des avantages pour le stockage d’énergie à l’échelle du réseau. Des chercheurs de l’UCLA ont découvert que la technologie excelle dans les environnements où la recharge rapide et la longévité sont essentielles, comme les parcs solaires et les centres de données.
Biomimétisme à l’échelle nanométrique
La percée repose sur une approche bio-inspirée. L’équipe, dirigée par Maher El-Kady et Ric Kaner, s’est inspirée de la façon dont se forment les os et les coquilles : les protéines guident la disposition des minéraux pour créer des structures solides mais flexibles. Ils ont adapté ce principe en utilisant des protéines dérivées de sous-produits de la transformation du bœuf, renforcées par de l’oxyde de graphène, pour échafauder des atomes de nickel et de fer.
Le processus consiste à chauffer le matériau pour éliminer l’oxygène de l’oxyde de graphène, en intégrant les amas métalliques dans un aérogel rempli d’air à près de 99 %. Cela augmente considérablement la surface, permettant une charge plus rapide, une efficacité plus élevée et une plus grande capacité de stockage. Comme l’explique El-Kady, « presque tous les atomes peuvent participer à la réaction » à ce niveau nanométrique.
Au-delà du lithium : une alternative durable
La nouvelle batterie nickel-fer n’atteint pas encore le lithium-ion en termes de densité énergétique pour les véhicules. Mais sa recharge rapide, sa longue durée de vie et sa dépendance à l’égard de matériaux abondants (évitant les métaux des terres rares) le rendent idéal pour stabiliser les réseaux d’énergies renouvelables. La batterie peut rapidement absorber l’excès d’énergie solaire pendant la journée et la restituer la nuit, ou fournir une alimentation de secours aux infrastructures critiques.
Cette innovation représente plus qu’une simple expérience chimique. Cela démontre que des technologies négligées peuvent trouver une nouvelle vie dans des paysages énergétiques en évolution. La simplicité du processus – mélanger des ingrédients facilement disponibles et appliquer de la chaleur – suggère que cette batterie oubliée pourrait bientôt alimenter un avenir plus durable.
