L'Académie royale des sciences de Suède a décidé d'attribuer le prix Nobel de chimie 2019 à John B. Goodenough, de l'Université du Texas à Austin, États-Unis, à M. Stanley Whittingham, de l'Université de Binghamton, Université d'État de New York, États-Unis, et à Akira Yoshino de la société Asahi Kasei, Tokyo, Japon, et de l'Université Meijo, Nagoya, Japon "pour le développement des batteries lithium-ion".
Ils ont créé un monde rechargeable
Une illustration des trois lauréats du prix Nobel de chimie de 2019. De gauche à droite : John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham et Akira Yoshino. (Illustration des trois lauréats du prix Nobel de chimie de 2019. De gauche à droite : John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham et Akira Yoshino. Niklas Elmedhed/Nobel Media)
Le prix Nobel de chimie 2019 récompense le développement de la batterie au lithium-ion. Cette batterie légère, rechargeable et puissante est désormais utilisée dans tous les appareils, des téléphones portables aux ordinateurs portables en passant par les véhicules électriques. Elle peut également stocker d'importantes quantités d'énergie provenant de l'énergie solaire et éolienne, rendant ainsi possible une société sans combustibles fossiles.
Les batteries lithium-ion sont utilisées dans le monde entier pour alimenter les appareils électroniques portables que nous utilisons pour communiquer, travailler, étudier, écouter de la musique et rechercher des connaissances. Les batteries au lithium-ion ont également permis le développement de voitures électriques à longue portée et le stockage de l'énergie provenant de sources renouvelables, comme l'énergie solaire et éolienne.
Les bases de la batterie au lithium-ion ont été posées lors de la crise pétrolière des années 1970. Stanley Whittingham a travaillé au développement de méthodes qui pourraient conduire à des technologies énergétiques sans combustibles fossiles. Il a commencé à faire des recherches sur les supraconducteurs et a découvert un matériau extrêmement riche en énergie, qu'il a utilisé pour créer une cathode innovante dans une batterie au lithium. Celle-ci était fabriquée à partir de disulfure de titane qui, au niveau moléculaire, présente des espaces pouvant accueillir - par intercalation - des ions de lithium.
L'anode de la batterie était partiellement constituée de lithium métallique, qui a une forte capacité à libérer des électrons. Le résultat est une batterie qui a littéralement un grand potentiel, un peu plus de deux volts. Cependant, le lithium métallique est réactif et la batterie était trop explosive pour être viable.
John Goodenough a prédit que la cathode aurait un potentiel encore plus grand si elle était fabriquée à l'aide d'un oxyde de métal au lieu d'un sulfure de métal. Après une recherche systématique, il a démontré en 1980 que l'oxyde de cobalt avec des ions lithium intercalés peut produire jusqu'à quatre volts. Il s'agissait d'une avancée importante qui allait permettre de produire des piles beaucoup plus puissantes.
Avec la cathode de Goodenough comme base, Akira Yoshino a créé la première batterie lithium-ion commercialement viable en 1985. Plutôt que d'utiliser du lithium réactif dans l'anode, il a utilisé du coke de pétrole, un matériau carboné qui, comme l'oxyde de cobalt de la cathode, peut intercaler des ions lithium.
Le résultat est une batterie légère et résistante qui peut être chargée des centaines de fois avant que ses performances ne se dégradent. L'avantage des batteries au lithium-ion est qu'elles ne sont pas basées sur des réactions chimiques qui cassent les électrodes mais sur des ions de lithium qui circulent entre l'anode et la cathode.
Les batteries au lithium-ion ont révolutionné nos vies depuis leur arrivée sur le marché en 1991. Elles ont jeté les bases d'une société sans fil et sans combustibles fossiles, et sont du plus grand intérêt pour l'humanité.
John B. Goodenough, né en 1922 à Iéna, en Allemagne. Docteur en 1952 de l'université de Chicago, États-Unis. Chaire Virginia H. Cockrell en ingénierie à l'université du Texas à Austin, États-Unis.
M. Stanley Whittingham, né en 1941 au Royaume-Uni. Docteur en 1968 de l'université d'Oxford, Royaume-Uni. Professeur distingué à l'université de Binghamton, Université d'État de New York, États-Unis.
Akira Yoshino, né en 1948 à Suita, au Japon. Doctorat en 2005 à l'université d'Osaka, Japon. Membre honoraire de la société Asahi Kasei, Tokyo, Japon et professeur à l'université Meijo, Nagoya, Japon.
Montant du prix : 9 millions de couronnes suédoises, à partager à parts égales entre les lauréats.
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