Avec le développement des accessoires électroniques portables, le besoin en batteries légères, sûres, de forte capacité et à faible temps de recharge est de plus en plus important. D'importants progrès ont été réalisés avec les batteries lithium ion, mais il reste encore de nombreux problèmes de durée de vie (comme avec les systèmes manganèse), de puissance (cas des systèmes fer - phosphate) ou d'échauffement (systèmes à oxyde de cobalt notamment).
Différents types de batteries du commerce
La plupart des batteries lithium ion utilisent le graphite comme matériau de cathode, l'anode pouvant être par exemple en oxyde de cobalt, tandis que l'électrolyte est constitué d'un sel de lithium dissout dans un solvant organique. Le choix du matériau d'électrode joue un rôle déterminant dans la vitesse de charge du dispositif. La compagnie américaine Altair Nano (Reno, NV) spécialisée dans la production de céramiques nanostructurées développe de nouveaux systèmes qui utilisent un composé nanostructuré du titane à la place du graphite comme cathode, ce qui permet d'obtenir des durées de recharge très largement inférieures à celles des batteries traditionnelles, durées qui se comptent en minutes plutôt qu'en heures. Le fabricant annonce que 80% de la charge est réalisée dans la minute.
Le matériau nanostructuré utilisé n'est pas contraint au niveau cristallographique, propriété qui évite la dégradation de l'électrode, phénomène qui est responsable de la durée de vie limitée de certaines batteries. Le nombre de cycles de charge/décharge est également très fortement augmenté, dans la mesure où les caractéristiques électrochimiques du nanotitanate utilisé ne favorisent pas le dépôt de lithium métallique sur l'électrode. La gamme de température d'utilisation est relativement large (de moins 30 à environ plus 45 degrés celsius), et le coût de fabrication ne devrait pas être augmenté par l'utilisation de ce nouveau matériau d'électrode.
La compagnie Altair Nano qui travaille également sur d'autres applications des nanotechnologies (revêtements de surface pour les prothèses, matériaux pour les soins dentaires) possède ses propres laboratoires de développement et travaille en collaboration avec plusieurs centres de recherche. Elle vient d'obtenir du Department of Energy américain (DOE) un soutient de 2,5 millions de dollars sur 24 mois pour poursuivre ses recherches sur les matériaux d'électrode (en collaboration avec Rutgers University), sur les nanocapteurs (avec Western Michigan University) et la caractérisation des nanomatériaux (nouvelle collaboration avec University of California, Santa Barbara).
