Technologie

Depuis deux siècles, augmenter la taille d’une batterie signifie généralement allonger son temps de charge. Un prototype australien renverse cette logique : plus il contient de molécules, plus sa recharge s’accélère. Développé par le CSIRO avec RMIT University et l’Université de Melbourne, le dispositif réalise le premier cycle complet de charge, de stockage et de décharge d’une batterie quantique. Son fonctionnement repose sur une microcavité optique formée de deux miroirs espacés de 100 nanomètres, entre lesquels sont confinées des molécules de colorant organique. Excitées par un laser, elles absorbent collectivement l’énergie lors d’un phénomène de superabsorption. Le temps de charge diminue alors selon la formule 1/√N, N représentant le nombre de molécules. L’avancée ne réside toutefois pas seulement dans la vitesse. En 2022, l’équipe avait déjà observé la superabsorption, mais sans parvenir à récupérer l’énergie. L’intégration de couches de transport de charge permet désormais d’extraire un courant électrique. Cette étape couronne huit années de recherche et trois prototypes successifs, depuis la volonté initiale de transformer une curiosité théorique en dispositif réel. Le résultat reste très éloigné d’une batterie pour smartphone ou voiture : le prototype ne stocke que quelques milliards d’électronvolts et conserve l’énergie pendant quelques nanosecondes. La piste la plus réaliste concerne donc les ordinateurs quantiques, d’autant que le système fonctionne à température ambiante, contrairement aux dispositifs supraconducteurs refroidis sous -150 °C. Les chercheurs ont parallèlement prolongé la rétention jusqu’à l’échelle des microsecondes grâce à des états triplets moléculaires. Ils travaillent maintenant sur une architecture hybride, associant composants quantiques pour la charge rapide et couches classiques pour un stockage plus durable. La promesse d’une recharge à distance, sans câble et presque instantanée demeure lointaine, mais elle dispose désormais d’une première démonstration expérimentale complète.

Le froid reste l’un des principaux ennemis des batteries au lithium : lorsque la température chute, les ions circulent plus difficilement dans l’électrolyte, ce qui réduit l’autonomie et ralentit la recharge. Une équipe de l’Université de Nankai, en Chine, affirme avoir franchi cette limite grâce à une approche qui rompt avec la chimie traditionnelle. Les chercheurs ont remplacé les solvants oxygénés habituels par du 1,3-difluoropropane, une molécule fluorée qui retient moins fortement les ions lithium. Ceux-ci peuvent ainsi se libérer et se déplacer plus facilement, même sous un froid extrême. Cette solution réduit la barrière de désolvatation, l’étape durant laquelle l’ion doit se détacher du solvant avant de poursuivre son trajet entre les électrodes. En laboratoire, la batterie atteint une densité énergétique de 707 wattheures par kilogramme à température ambiante, soit plus du double des meilleures batteries lithium-ion commercialisées. Elle conserve encore environ 400 wattheures par kilogramme à −50 °C et continue de fonctionner jusqu’à −70 °C, avec une efficacité annoncée de 98 %. Ces performances ouvrent une piste prometteuse pour les drones de haute altitude, les missions polaires ou l’aérospatiale, où la résistance au froid et la légèreté sont déterminantes. Mais cette avancée reste éloignée d’une application automobile. La cellule expérimentale ne supporte qu’environ 115 cycles de charge, contre plusieurs milliers attendus pour un véhicule. Son solvant fluoré, volatil dès 48 °C, pose également des problèmes de stabilité et de sécurité lorsque la température augmente. À cela s’ajoutent le risque de formation de dendrites et un coût de fabrication supérieur à celui des électrolytes classiques. Cette batterie ne constitue donc pas encore une révolution industrielle, mais elle démontre qu’il est possible de combiner forte densité énergétique et fonctionnement par froid extrême en repensant le rôle même de l’électrolyte.