L'histoire des piles et batteries

La pile de Bagdad pourrait être la première cellule électrique au monde. Elle a été découverte en 1938 dans l'Irak moderne et consiste en un pot en terre cuite de 13 cm de haut, contenant une tige de fer dans un cylindre de cuivre. Les archéologues ne sont pas d'accord ni sur la datation ni sur la fonction prévue de l'objet. Certains croient qu'elle était utilisée pour l'électrolyse ; un processus dans lequel une fine couche de métal est déposée sur un objet à l'aide de l'électricité. D'autres suggèrent qu'il s'agissait d'un artefact religieux servant à conserver des textes sacrés ou peut-être même à donner de petits chocs électriques aux fidèles !

Le véritable grand-père de la pile moderne est Alessandro Volta, un scientifique italien qui a conçu la pile de Volta. Elle était constituée d'un tube en verre rempli de disques de cuivre (cathode) et de zinc (anode) empilés les uns sur les autres, séparés par des morceaux de papier imbibés de saumure (électrolyte).

Elle produisait un courant électrique stable mais faible, réfutant ainsi l'idée que l'électricité ne pouvait être produite que par des organismes vivants. Cela a inspiré des générations de scientifiques à revoir et à améliorer son travail, ce qui a finalement conduit aux piles et batteries modernes.

La prochaine grande avancée dans la technologie des piles et batteries fut la première cellule rechargeable, qui est encore utilisée aujourd'hui : la batterie au plomb-acide. Elle fut inventée en 1859 par le physicien français Gaston Planté et a pavé la voie à des innovations dans les transports publics et l'industrie automobile. Le concept original a été amélioré par Camille Alphonse Faure, pour le rendre plus adapté à la production de masse dans les dernières années du 1800.

Jusqu'à ce moment-là, toutes les piles et batteries fonctionnelles étaient des piles et batteries à cellules humides (l'électrolyte était entièrement liquide), ce qui signifiait que les piles et batteries devaient être maintenues à plat et stables pour un fonctionnement fiable et sûr. Tout cela a radicalement changé lorsque Carl Gassner a perfectionné la pile de Leclanché pour en faire la première pile à sec à connaître un succès commercial. Pour ce faire, il a déconnecté la batterie et remplacé l'électrolyte liquide par de la pâte. Quelques années plus tard, en 1887, le Japonais Yai Sakizo a encore amélioré la pile zinc-carbone.

La pile ou batterie alcaline moderne a été inventée par Lewis Urry, un employé d'Eveready : la première entreprise à produire des piles et batteries au zinc-carbone à grande échelle à la fin du 19ème siècle. Chargé d'améliorer leur conception existante de piles et batteries au zinc-carbone, Urry a remplacé l'électrolyte acide par une solution alcaline d'hydroxyde de potassium, et il a remplacé l'anode en zinc solide par de la poudre de zinc. Ainsi, il a créé une pile ou batterie plus durable et plus performante qui est encore très populaire aujourd'hui. Urry est également crédité pour l'invention de la pile et batterie au lithium.

Les piles et batteries lithium rechargeables ont été développées dans les années 1970 et 1980 par différents scientifiques et chercheurs à travers le monde. Les premières propositions ont souligné plusieurs obstacles qui devaient être surmontés pour créer un produit sûr et économiquement viable. La batterie lithium-ion a fait son début commercial en 1991, lancée par Sony et Asahi Kasei. Depuis, de nombreuses itérations de la cellule ont vu le jour. En 2019, John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham et Akira Yoshino ont reçu le prix Nobel de Chimie pour leur rôle dans le développement de la technologie des piles et batteries lithium-ion.

Les universités et les instituts de recherche du monde entier sont activement engagés dans l'exploration et le développement de technologies de pile et batterie stupéfiantes. Celles-ci redéfiniront la manière dont nous utilisons l’électricité et pourraient nous aider dans la lutte pour la protection de l'environnement.

Les parcs de batteries de Tesla peuvent stocker assez d'énergie renouvelable pour alimenter toute une ville. IBM travaille sur une batterie à l'eau de mer qui surpasse déjà les batteries lithium-ion à plusieurs égards. La Fondation Bill Gates finance le développement de batteries à urine, et d'autres organisations travaillent sur une méthode pour recharger les appareils via le wifi. Ce ne sont là que quelques-unes des prochaines étapes possibles dans la technologie des piles et batteries.