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Aug 25, 2023

Qui a vraiment inventé le lithium rechargeable

Beaucoup ont laissé tomber le relais avant que Sony ne franchisse enfin la ligne d'arrivée. Cinquante ans après la naissance de la batterie lithium-ion rechargeable, il est facile de voir sa valeur. Il est utilisé dans des milliards de

Beaucoup ont laissé tomber le relais avant que Sony ne franchisse finalement la ligne d'arrivée.

Cinquante ans après Depuis la naissance de la batterie lithium-ion rechargeable, il est facile de voir sa valeur. Il est utilisé dans des milliards d’ordinateurs portables, de téléphones portables, d’outils électriques et de voitures. Les ventes mondiales dépassent 45 milliards de dollars par an, et devraient dépasser les 100 milliards de dollars au cours de la décennie à venir.

Et pourtant, il a fallu près de deux décennies à cette invention révolutionnaire pour sortir du laboratoire, de nombreuses entreprises aux États-Unis, en Europe et en Asie envisageant cette technologie sans toutefois reconnaître son potentiel.

La première itération, développée par M. Stanley Whittingham chez Exxon en 1972, n'est pas allée loin. Elle a été fabriquée en petits volumes par Exxon, est apparue lors d'un salon de véhicules électriques à Chicago en 1977 et a brièvement servi de pile bouton. Mais ensuite Exxon l’a abandonné.

Divers scientifiques du monde entier se sont lancés dans cet effort de recherche, mais pendant une quinzaine d’années, le succès a été incertain. Ce n’est que lorsque le développement a atterri chez la bonne entreprise au bon moment qu’il a finalement commencé à s’engager sur la voie de la domination mondiale des batteries.

Akira Yoshino, John Goodenough et M. Stanley Whittingham [de gauche à droite] se sont partagé le prix Nobel de chimie 2019. À 97 ans, Goodenough était le lauréat le plus âgé de l'histoire des prix Nobel. Jonas Ekstromer/AFP/Getty Images

Au début des années 1970, les scientifiques d’Exxon prédisaient que la production mondiale de pétrole atteindrait son apogée en l’an 2000, puis chuterait progressivement. Les chercheurs de l'entreprise ont été encouragés à rechercher des substituts au pétrole, en recherchant toute forme d'énergie n'impliquant pas le pétrole.

Whittingham, un jeune chimiste britannique, a rejoint la recherche chez Exxon Research and Engineering dans le New Jersey à l'automne 1972. À Noël, il avait développé une batterie avec une cathode en bisulfure de titane et un électrolyte liquide utilisant des ions lithium.

La batterie de Whittingham ne ressemblait à rien de ce qui l'avait précédée. Cela fonctionnait en insérant des ions dans le réseau atomique d’un matériau d’électrode hôte – un processus appelé intercalation. Les performances de la batterie étaient également sans précédent : elle était à la fois rechargeable et très gourmande en énergie. Jusqu’alors, la meilleure batterie rechargeable était celle au nickel-cadmium, qui émettait un maximum de 1,3 volts. En revanche, la nouvelle chimie de Whittingham a produit une étonnante tension de 2,4 volts.

Au cours de l'hiver 1973, les dirigeants de l'entreprise ont convoqué Whittingham dans les bureaux de l'entreprise à New York pour comparaître devant un sous-comité du conseil d'administration d'Exxon. "Je suis allé là-bas et je l'ai expliqué - 5 minutes, 10 au maximum", m'a dit Whittingham en janvier 2020. "Et en une semaine, ils ont dit, oui, ils voulaient investir dans cela."

La batterie de Whittingham, la première batterie à intercalation au lithium, a été développée chez Exxon en 1972 en utilisant du bisulfure de titane pour la cathode et du lithium métallique pour l'anode. Johan Jarnestad/Académie royale des sciences de Suède

Cela ressemblait au début de quelque chose de grand. Whittingham a publié un article dans Science ; Exxon a commencé à fabriquer des piles boutons au lithium, et un fabricant de montres suisse, Ebauches, a utilisé les cellules dans une montre-bracelet à chargement solaire.

Mais à la fin des années 1970, l’intérêt d’Exxon pour les alternatives pétrolières avait diminué. De plus, les dirigeants de l'entreprise pensaient que le concept de Whittingham avait peu de chances de connaître un jour un grand succès. Ils se sont lavés les mains du disulfure de lithium et de titane, en octroyant des licences pour la technologie à trois sociétés de batteries : une en Asie, une en Europe et une aux États-Unis.

"J'ai compris la raison de le faire", a déclaré Whittingham. « Le marché n’allait tout simplement pas être assez grand. Notre invention était tout simplement trop précoce.

En 1976, John Goodenough [à gauche] rejoint l'Université d'Oxford, où il dirige le développement de la première cathode à l'oxyde de lithium et de cobalt. L'Université du Texas à Austin

Ce fut le premier d’une longue série de faux départs pour la batterie rechargeable au lithium. John B. Goodenough, de l'Université d'Oxford, fut le prochain scientifique à prendre le relais. Goodenough connaissait le travail de Whittingham, en partie parce que Whittingham avait obtenu son doctorat. à Oxford. Mais c’est un article de Whittingham de 1978, « Chemistry of Intercalation Compounds: Metal Guest in Chalcogenide Hosts », qui a convaincu Goodenough que l’avant-garde de la recherche sur les batteries était le lithium. [Goodenough est décédé le 25 juin à l'âge de 100 ans.]