La vache comme ingrédient pour la batterie du futur ?

Des scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) viennent de publier leurs travaux de recherche autour des batteries dans la revue scientifique Small. Et le moins que l’on puisse dire, c’est que leur approche a de quoi surprendre, car les matériaux utilisés pour réaliser leur accumulateur s’appuient sur un des sous-produits issus de l’industrie agroalimentaire : l’albumine sérique bovine, autrement dit la protéine la plus abondante dans le sang des vaches.

Ancienne technologie revisitée

Leur batterie repose sur une chimie nickel-fer, une technologie qui n’est vraiment pas nouvelle puisqu’elle a été développée au début du XXe siècle. À l’époque, Thomas Edison y voyait l’avenir de la voiture électrique. Il est vrai qu’elle était robuste et capable d’offrir 160 km d’autonomie. Mais dans l’intervalle, le moteur thermique s’est imposé et cette chimie est tombée dans l’oubli, aussi parce qu’elle présentait quelques limites.

Cela dit, l’équipe de l’UCLA a repris cette base technologique et l’a améliorée. Leur prototype se recharge en quelques secondes et a dépassé 12.000 cycles de charge et de décharge. Si on fait le compte, cela correspond à plus de trente ans d’utilisation quotidienne (de 0 à 100%), soit une longévité nettement supérieure aux batteries actuelles. À titre de comparaison, les batteries NMC utilisées aujourd’hui dans les voitures électriques supportent environ 800 cycles complets.

Le rôle des protéines bovines

Mais les prestations de cette batterie s’expliquent mécaniquement. En effet, dans les batteries nickel-fer classiques, les particules métalliques des électrodes ont tendance à s’agglomérer, ce qui réduit les performances. Pour éviter ce phénomène, les chercheurs ont utilisé des protéines bovines comme matrice moléculaire afin d’organiser les ions de nickel et de fer avec une grande précision.

Les particules utilisées mesurent moins de 5 nanomètres. Elles sont ensuite mélangées à du graphène et chauffées à haute température. Sous l’effet de la chaleur, les protéines se transforment en une fine couche de carbone qui entoure et stabilise les particules métalliques. Cette structure permet à davantage d’atomes de participer au processus électrochimique, ce qui améliore les performances. La réduction de la taille des particules augmente également la surface active et limite les distances parcourues par les ions lors de la charge et de la décharge.

Des limites importantes

Malgré ses performances en matière de recharge rapide et de longévité, le prototype californien présente toutefois une densité énergétique inférieure à celle des batteries lithium-ion actuelles. L’autonomie serait donc plus faible. Et certaines estimations indiquent qu’elle pourrait être inférieure jusqu’à dix fois, ce qui risque de poser un problème.

Par ailleurs, des questions éthiques se posent également sur l’utilisation de protéines issues de l’élevage, même s’il ne s’agit que d’un sous-produit. L’équipe de scientifiques dit déjà explorer des alternatives à base de polymères naturels qui seraient plus faciles à produire à grande échelle. À voir s’il existe aussi un palliatif pour la densité énergétique...

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