La startup Store Dot (Israël) et BP, géant pétrolier britannique.

Fin mai 2018, BP annonce qu’il investit 20 millions dans StoreDot, une start-up israélienne spécialisée dans la conception de nouveaux matériaux aux propriétés innovantes. En effet, le géant pétrolier britannique a eu le coup de foudre pour les solutions de batteries Li-ions (à ions lithium) à charge ultra-rapide proposées par StoreDot. Alors que BP diversifie ses activités en s’intéressant aux marchés des véhicules électriques, il a tout de suite compris l’intérêt d’investir dans des batteries capables d’être chargées en quelques minutes, le temps de faire un plein d’essence, alors que les batteries actuelles en requièrent presque 10 fois plus (30 min pour charger une Tesla par exemple).

Quels sont les avantages de ces batteries qui ont séduit BP au point de le faire investir dans la start-up israélienne ? Pour répondre à cette question, il faut déjà comprendre ce qu’est une batterie Li-ions. Il s’agit d’une batterie fonctionnant sur les modèles des batteries classiques (voir Figure 1) : une électrode négative (appelée anode) et une électrode positive (appelée cathode) sont séparées par un fluide (appelé électrolyte) permettant le passage d’ions métalliques de l’anode vers la cathode (en décharge) ou de la cathode vers l’anode (en charge), via une membrane (le séparateur).
Chaque ion est en fait un atome (dans notre cas, un atome de lithium (Li)) portant une charge. Dans les batteries à lithium ce sont des ions Li chargés positivement (des cations) qui se détachent d’une électrode sous l’effet d’un potentiel électrique, cédant une charge à l’électrode (en l’occurrence une charge négative), ce qui a pour effet de procurer une charge positive à l’atome Li. Les ions Li migrent ensuite via l’électrolyte jusqu’à l’électrode opposée, où ils se déposent en récupérant une charge négative.

Mais où est l’électricité dans cette histoire ? L’électricité se définie avant tout par des charges en mouvement, négatives ou positives. Actuellement, nous utilisons des systèmes de métaux (charges positives fixes), et ce sont donc des charges négatives qui transitent à travers ces métaux. Or ces charges négatives sont portées par des particules composant la matière : les électrons. Lorsqu’un atome Li cède un électron à l’une des électrodes, l’électron se déplace alors à travers l’électrode (qui conduit l’électricité) puis à un collecteur (en métal, souvent cuivre ou aluminium) en contact avec l’électrode. Un câble électrique relie les deux collecteurs où les électrons vont transiter. Or des électrons qui transitent d’un point à une autre sur un câble, cela forme un courant électrique ! Il suffit de placer sur ce câble un appareil électrique pour que celui-ci puisse fonctionner, à la condition que celui-ci soit compatible avec le type de courant. Le flux d’électron est mesuré en ampère (abrégé A, quantité de charge par unité de temps), et l’on peut faire le parallèle avec un flux d’eau passant dans une conduite (quantité d’eau par unité de temps). De la même façon, la pression de cette eau entre deux points est appelée potentiel et est mesurée en volt (V).

Cela paraît simple, mais il se trouve que chaque élément de la batterie a un rôle prépondérant dans la qualité de celle-ci, c’est à dire son efficacité. Parmi les paramètres décrivant l’efficacité d’une batterie, on trouve sa tension (son potentiel électrique), la quantité de lithium que peuvent contenir l’anode et la cathode, la qualité de l’électrolyte, la durée de vie des électrodes, mais aussi et surtout le poids de la batterie, sa taille (son volume), sa sûreté, sa toxicité pour l’homme ou l’environnement, son coût et enfin la possibilité d’être recyclée. Ainsi, une électrode capable de stocker une importante quantité d’atome de lithium doit rester légère, compacte, robuste pour résister aux cycles de charges et décharges (cycles d’oxydo-réduction) tout en restant bon marché.

L’expertise de StoreDot semble faire la différence sur ces sujets. En effet, l’entreprise a déposé des douzaines de brevets sur le sujet des batteries. Ainsi, elle a breveté l’usage d’un électrolyte à base de liquides ioniques et de molécules organiques, d’une cathode « hybride » composée d’une section bio-organique et d’une section métallique (d’oxyde métallique de lithium), d’une anode composite (à base de germanium, carbone, bore et tungstène), mais aussi sur le design de la batterie, du chargeur et du contrôle de leur fonctionnement.
Le récent investissement de BP est donc un pas de plus vers la commercialisation d’une nouvelle gamme de batteries pour véhicules électriques, mais aussi appareils électroniques ! Les résultats sont en tout cas prometteurs, les batteries de StoreDot reproduisant en effet les capacités des batteries à ions lithium actuelles, tout en étant plus sûres, plus résistantes aux hautes températures, plus faciles à recycler, moins toxiques, mais aussi et surtout à charge ultra-rapide.
On souhaite à StoreDot que le courant passe avec BP !

Sources :
• Fiche explicative sur la batterie Flash de Storedot (en anglais) : “Introduction to Flash Battery – Fast Charging Technology” (en français : introduction aux batteries “Flash” – technologie de charge rapide) : https://docs.wixstatic.com/ugd/8e240e_c0cb240d0f8c450881373f308258812b.pdf
• Article sur Israel Science info : http://www.israelscienceinfo.com/en/environnement/batteries-a-charge-ultra-rapide-bp-daimler-et-samsung-ont-investi-dans-storedot-israel/

En savoir plus :
• Site de StoreDot : https://www.store-dot.com
• Page de Google Patent sur les brevets de StoreDot : https://patents.google.com/?assignee=Storedot+Ltd
• Site explicatif sur les batteries à ions lithium : https://sites.google.com/site/fesherierjojkoqdr/partie-i-les-caracteristiques-des-batteries-li-ion

Rédacteur : Arthur Robin, doctorant à l’Université de Tel Aviv