société japonaise TDKparmi les leaders mondiaux dans la production de petites batteries, a développé une nouveau matériel qui promet un tournant dans le domaine de batteries à semi-conducteurspotentiellement capable – ainsi déclare l’entreprise basée à Tokyo – de conduire à un nouvelle génération de batteries avec une densité énergétique de ben 1000 wattheures par litre, 100 fois plus grandes que les batteries à semi-conducteurs actuelles produites par TDK. L'importance de ce numéro est qu'il permet d'obtenir des batteries capables de stocker plus d'énergie dans un espace plus petit. L'entreprise ne donne pas de détails sur le matériau en question : pour l'instant, on sait seulement qu'il est solide, « à base d'oxyde » et qu'il sera utilisé dans des batteries en céramique avec des anodes en alliage de lithium. Selon TDK, cette technologie permettra de créer des batteries rechargeables plus petites, plus durables et plus sûres que les batteries au lithium traditionnelles, destinées à être utilisées pour appareils portables (écouteurs sans fil, montres intelligentes, aides auditives, etc.) et de remplacer les piles boutons (qui ne sont pas rechargeables) conformément à la réglementation européenne, avec un impact significatif avantage environnemental. Deuxième Noboru Saito, PDG de TDK, « le nouveau matériau de batterie à semi-conducteurs peut apporter une contribution significative à la transformation énergétique de la société » ; il ajoute ensuite que «nous poursuivrons le développement visant la commercialisation dès que possible».
La nouvelle a été accueillie comme un tournant révolutionnaire potentiel, précisément parce que les batteries à semi-conducteurs promettent un grand pas en avant dans le domaine énergétique. Conceptuellement, il s'agit de batteries lithium-ion comme les batteries traditionnelles, avec la différence cruciale que leélectrolyte (c'est-à-dire le matériau qui permet le mouvement des ions pendant les phases de charge et de décharge) n'est pas liquide mais solide. Cela présente plusieurs avantages : un densité énergétique plus élevée (c'est-à-dire la quantité d'énergie qui peut être stockée par unité de volume ou de masse), un processus de charge plus rapide (environ 5 fois par rapport aux batteries traditionnelles), une durée plus longue (en raison d'une plus grande stabilité électrochimique) et un une plus grande sécurité. En particulier, les batteries à semi-conducteurs sont plus sûres car les électrolytes liquides sont généralement inflammables et peuvent exploser : même une petite rupture du boîtier de la batterie peut donc être très risquée.
C'est pourquoi on accorde autant d'attention aux batteries à l'état solide : elles évitent tous ces risques pour les appareils qui doivent être en contact direct avec notre corps, et leur haute densité énergétique permet aux batteries d'être beaucoup plus petit et plus léger et en même temps d'être rechargé beaucoup plus rarement et rapidement par rapport aux batteries à électrolyte liquide.
Il faut dire qu'à l'heure actuelle, la technologie des batteries à semi-conducteurs est encore en développement et a déjà de nombreux obstacles surpasser. Pour l'instant, ces batteries sont produites en petites tailles car les processus de production sont très complexes et coûteux. Il y a ensuite des problèmes d'ingénierie : par exemple, dans le cas spécifique de TDK, le matériau céramique utilisé par l'entreprise rendrait très fragiles les batteries plus grosses pour smartphones ou véhicules électriques. À l'heure actuelle, disposer de grandes batteries à semi-conducteurs constitue un défi technologique et technique qu'il nous reste encore à surmonter, mais les efforts sont énormes car cela pourrait conduire à une véritable révolution dans le domaine de la mobilité électrique, où l'autonomie et la durée de vie de la batterie sont essentielles pour minimiser l'impact environnemental. Les constructeurs automobiles tels que Toyota, Nissan et Honda se concentrent fortement sur les batteries à semi-conducteurs à base d'électrolyte. soufre, mieux adapté aux batteries suffisamment grandes pour alimenter les voitures. Mais à l’heure actuelle, plusieurs problèmes subsistent et il est impossible de prédire quand ces technologies pourraient entrer dans la phase de production de masse.
TDK s'efforce d'utiliser le matériau nouvellement développé dans des batteries à semi-conducteurs capables d'être produites en série, tout en travaillant en parallèle pour augmenter la capacité et la plage de température de fonctionnement des batteries.