Publié le 27 septembre 2025 17h30. La course à la batterie du futur s’accélère grâce à une combinaison inédite de rayons X ultra-puissants et de supercalculateurs, ouvrant la voie à des technologies de stockage d’énergie plus performantes et durables.
Presque tous les appareils électroniques que nous utilisons aujourd’hui – des smartphones aux véhicules électriques – fonctionnent grâce à des batteries. Face à une demande croissante et à la nécessité d’améliorer leur efficacité, les chercheurs américains explorent de nouvelles pistes, notamment en exploitant la puissance de l’imagerie aux rayons X et de l’intelligence artificielle.
Il existe principalement deux types de batteries : les batteries non rechargeables, encore utilisées dans certains appareils plus anciens comme les télécommandes ou les consoles portables, et les batteries rechargeables, omniprésentes dans les technologies modernes. Parmi ces dernières, on distingue les batteries nickel-cadmium (NiCd), l’acide-plomb et, plus couramment, les batteries lithium-ion (Li-ion), qui équipent nos smartphones, tablettes et ordinateurs portables.
Les batteries lithium-ion, bien que performantes en termes de densité énergétique et de légèreté, présentent une durée de vie limitée par les cycles de charge. C’est pourquoi les scientifiques se penchent sur des alternatives prometteuses, telles que les batteries lithium-polymère (Li-PO) ou sodium-ion (Na-ion). Le lithium, élément clé de ces technologies, est au cœur de nombreuses recherches.
Pour accélérer ces avancées, le Laboratoire national d’Argonne, aux États-Unis, a mis en œuvre une approche innovante. Une équipe de chercheurs a combiné la source de photons avancée (Advanced Photon Source – APS) et le supercalculateur Aurora pour étudier le comportement des matériaux des batteries en temps réel. Aurora, l’une des machines les plus puissantes au monde, est capable d’effectuer plus d’une opération en virgule flottante par seconde et a été conçue par HPE (Hewlett Packard Enterprise) sur la base de la plateforme Cray Ex.
Cette collaboration permet de concevoir, tester et optimiser les technologies de stockage d’énergie avec une précision sans précédent. L’objectif à long terme est de créer un système autonome où l’intelligence artificielle analyse les données générées par les expériences et guide la recherche, minimisant ainsi l’intervention humaine.
La source de photons avancée génère des rayons X à haute énergie et ultrabrillants en accélérant les électrons à une vitesse proche de celle de la lumière. Une récente mise à jour a augmenté la luminosité de ces rayons X jusqu’à 500 fois, permettant aux chercheurs d’étudier les matériaux des batteries avec un niveau de détail inégalé, y compris les défauts structurels qui peuvent affecter leurs performances.
« Cette mise à jour nous aidera à étudier les batteries en action pendant qu’elles sont chargées et déchargées en temps réel, avec une bien meilleure précision. »
Stefan Vogt, scientifique aux rayons X d’Argonne
Les chercheurs espèrent ainsi créer un laboratoire entièrement automatisé où les nouveaux matériaux de batterie seraient analysés instantanément grâce à l’association de l’APS et du supercalculateur Aurora. Une connexion à haut débit de plusieurs térabits par seconde a été établie entre les deux systèmes pour garantir un transfert de données fluide et rapide.
La haute résolution de l’APS permet de suivre les mouvements des ions et les changements au niveau atomique au sein des batteries, révélant ainsi le comportement des éléments constitutifs, tels que le nickel, le cobalt et le manganèse, lors des cycles de charge et de décharge.
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