Du phénomène de l'ambre aux accumulateurs de demain
De l'observation au laboratoire : Pendant des siècles, l'humanité a observé l'électricité statique sans pouvoir la canaliser. Découvrez la chronologie rigoureuse des découvertes chimiques et physiques qui permettent aujourd'hui de stocker l'énergie.
La tradition attribue au philosophe grec Thalès de Milet l'observation de l'ambre jaune frotté sur de la laine, capable d'attirer de petits objets légers (brins de paille). L'ambre se disant elektron en grec, la racine donnera plus tard le mot électricité.
À partir de 1780, Luigi Galvani étudie les contractions des muscles de grenouilles provoquées par différents phénomènes électriques. Ses expériences avec des métaux le conduisent à défendre, en 1791, l'idée d'une « électricité animale ».
Alessandro Volta met au point une pile constituée de disques de zinc et de cuivre séparés par un matériau imbibé d'un électrolyte. Elle permet de produire durablement un courant électrique : c'est l'acte de naissance de la pile électrique.
William Cruickshank améliore le modèle de Volta en disposant les plaques de zinc et de cuivre dans un bac contenant l'électrolyte. Ce format « à auge » est plus pratique à construire et à utiliser.
Le physicien français Gaston Planté invente la batterie au plomb. Contrairement aux piles primaires à usage unique, sa réaction chimique est réversible en lui fournissant un courant inverse : la batterie rechargeable est née.
Georges Leclanché invente en 1866 une pile efficace au dioxyde de manganèse et zinc, mais avec un liquide fluide. L'électrolyte est ensuite immobilisé sous forme de pâte ; Carl Gassner met au point à la fin des années 1880 une pile sèche véritablement pratique.
Waldemar Jungner met au point en 1899 l'accumulateur nickel-cadmium (Ni-Cd), une technologie rechargeable qui connaîtra ensuite un important développement industriel.
Durant la Seconde Guerre mondiale, Ruben et Mallory développent des piles au mercure offrant une tension stable, une bonne durée de conservation et une forte densité énergétique, notamment pour des applications militaires.
L'ingénieur Lewis Urry (parmi d'autres chercheurs) perfectionne la pile alcaline manganèse-zinc chez Eveready/Energizer. Elle offre une durée de vie et une puissance bien supérieures aux piles salines classiques.
Apparition des premières piles primaires au lithium, un métal extrêmement réducteur (non rechargeables). En parallèle, le domaine spatial stimule les recherches sur les accumulateurs Ni-Cd et Ni-MH pour stocker plus d'énergie.
Une avancée en plusieurs étapes clés : Whittingham pose le concept dans les années 70, Goodenough développe la cathode en oxyde de cobalt (1980), Yoshino met au point une électrode négative à base de carbone, permettant une batterie rechargeable plus sûre (1985), et Sony commercialise la première batterie Li-ion en 1991. Si les appareils nomades étaient déjà rechargeables mais lourds en 1985 grâce aux batteries au nickel, c'est l'année 1991 qui marque la naissance de la mobilité légère et moderne grâce à l'invention de la batterie Lithium-ion par Sony, d'abord intégrée aux caméscopes de poing grand public avant d'équiper les premiers téléphones portables de poche et ordinateurs portables.
1991 : L'Union européenne adopte une directive limitant notamment la présence de mercure dans certaines piles et organise leur collecte séparée.
1999-2001 : Les réglementations européennes et françaises renforcent progressivement la collecte et le traitement des piles et accumulateurs usagés.
Le 1er octobre 2015, l'exemption permettant à certaines piles bouton de contenir jusqu'à 2 % de mercure prend fin dans l'Union européenne.
La recherche s'oriente vers des chimies alternatives pouvant réduire la dépendance à certaines matières premières critiques (ex. batteries sodium-ion), l'utilisation d'électrolytes solides (batteries tout-solide) et la conception de matériaux plus biosourcés et recyclables.