« Avant, nous étions ennuyeux, maintenant tout le monde veut nous parler.

Nous sommes vendredi et c’est l’heure de la soutenance au laboratoire Ångström, une fierté scientifique à Uppsala et bien connue à l’étranger pour ses recherches scientifiques. L’un des doctorants défend sa thèse sur l’électrode négative d’une batterie lithium-ion.

– Et lundi, il commence à travailler chez Northvolt…

Kristina Edström, professeur de chimie inorganique, est fière. Ses étudiants sont populaires ; huit sur dix sont rapidement absorbés par l’industrie. Si ce n’est pas Northvolt, c’est AB Volvo ou la norvégienne Morrow Batteries ou l’espagnole Basquevolt…

Elle-même a obtenu son doctorat il y a 33 ans, en étudiant les matériaux céramiques utilisés comme électrolytes dans les batteries. C’est une technologie dont on parle avec beaucoup d’intérêt aujourd’hui, mais pas à l’époque :

– À l’époque, nous étions considérés comme ennuyeux, je me souviens que l’industrie automobile, entre autres, pensait que la recherche sur les batteries était totalement inintéressante. Aujourd’hui, nous sommes soudain au centre de l’actualité, tout le monde veut nous parler. Les batteries jouent un rôle clé dans la transition verte.

Kristina Edström dirige le programme d’un milliard d’euros de l’UE Battery 2030+, dont les fonds sont consacrés à des subventions de recherche dans différents pays. Le contexte est le suivant : la transition climatique sera en grande partie réalisée grâce à l’électrification – et encore une chose :

– La géopolitique ! Lorsque la Commission européenne s’est réveillée en 2017, elle s’est rendu compte que si nous voulions avoir des voitures vertes en Europe, nous devions également assurer l’approvisionnement en batteries – car comment pouvons-nous compter sur la Chine pour en obtenir suffisamment ?

Le projet de l’UE implique une recherche à long terme au profit de l’industrie européenne. Il s’agit notamment de trouver de nouveaux matériaux pour les batteries, plus économes en énergie, d’améliorer les processus industriels et le recyclage, et de rendre les batteries plus intelligentes. Il s’agit par exemple de connecter des capteurs qui signalent la surchauffe de la batterie d’un camion électrique, ou encore de la rendre auto-réparatrice ?

– Si vous chargez et déchargez une batterie lithium-ion 2 000 fois, les particules des électrodes peuvent commencer à se fissurer. Vous obtenez alors une surface fraîche sur l’électrode qui va « voler » des ions lithium et faire vieillir la batterie. Si vous pouvez mélanger un type de polymère à l’électrolyte, par exemple, vous pouvez protéger les électrodes.

Elle fait visiter Ångström Advanced Battery Centre, qui regroupe une équipe de recherche de 100 personnes originaires de 30 pays différents. Ici, une batterie n’est pas une fade boîte carrée dans votre voiture ou un minuscule cylindre dans une lampe de poche, comme c’est le cas pour beaucoup d’entre nous.

– C’est de la chimie avancée, et je suis aussi fasciné que lorsque j’ai commencé. Nous disposons d’un vaste terrain de jeu pour combiner différents matériaux dans les électrodes et différentes substances dans les électrolytes.

Ce plan de match pourrait s’avérer nécessaire, car un monde de plus en plus électrifié a besoin de batteries de plus en plus performantes. Elles doivent être remplies d’énergie et, dans l’idéal, prendre le moins de place possible. Elles alimenteront les poids lourds, soulageront le réseau électrique, permettront aux drones d’aller plus loin et de transporter plus, seront intégrées dans des squelettes artificiels qui pourront réapprendre aux gens à marcher.

Ou ils pourraient être avalés :

– L’idée est de pouvoir prendre une pilule contenant une caméra afin d’examiner l’intestin sans avoir recours à de longs tubes. Il s’agit encore d’autres expériences et visions.

Des substances telles que le lithium, le nickel, le manganèse et le cobalt sont essentiels pour les fabricants de batteries du monde entier. Le problème est que plusieurs d’entre elles peuvent se raréfier lorsque la demande augmente. Le cobalt est également un métal de conflit, car il est parfois extrait dans des zones de guerre ou dans le cadre du travail forcé, dans des conditions de travail inférieures aux normes.

Le rêve de l’industrie est donc de trouver des substances abondantes pour rendre les piles moins chères, plus sûres et plus respectueuses de l’environnement. De nombreuses personnes s’intéressent aux batteries sodium-ion, et cette année, Northvolt commence la production d’essai. Les batteries sont principalement destinées au stockage de l’énergie, qui peut être combinée avec des turbines solaires et éoliennes.

La technologie provient de la société Altris, créée par d’anciens chercheurs du laboratoire d’Ångström. Kristina Edström s’en réjouit.

– Jusqu’à présent, la recherche et le développement industriel se sont concentrés sur le transport, mais l’intérêt pour le stockage de l’énergie augmente. Je pense que nous verrons de grands progrès.

À Uppsala, Vattenfall dispose depuis trois ans de batteries de stockage logées dans des conteneurs pour équilibrer le réseau lors des pics d’énergie, et des constructions sont en cours dans plusieurs autres endroits de Suède. Dans le débat sur l’énergie, on entend souvent dire que l’énergie nucléaire et hydroélectrique peut être planifiée – le vent et le soleil peuvent-ils également être planifiés à l’aide de batteries ?

– Je suis absolument convaincu que c’est possible, mais je n’ose pas deviner quand cela pourrait se produire. Il faut réduire le coût du stockage et cela nécessite des batteries qui durent beaucoup plus longtemps que celles utilisées dans les véhicules et les téléphones portables.

Aujourd’hui, les batteries lithium-ion dominent, qu’en sera-t-il dans cinq ans ?

– Je crois en un mélange. Le lithium est très bien établi pour le transport, tandis que le sodium devient plus pertinent pour la stabilisation du réseau et le stockage de l’énergie.

Elle poursuit :

– Les batteries au sodium n’auraient jamais pu être aussi bonnes si nous n’avions pas autant travaillé avec le lithium, nous avons appris à le faire. Et maintenant, on parle aussi de l’état solide, c’est-à-dire des matériaux solides tels que les électrolytes – c’est sur ce sujet que j’ai fait ma thèse.

Mais pourquoi avez-vous une vieille batterie de voiture dans votre étude ?

– Haha, c’est un outil pédagogique, utilisé uniquement pour le cercle d’étude de l’université supérieure.