Une entreprise chinoise a développé une nouvelle batterie nucléaire à peine plus grande qu’une pièce de monnaie qui, selon les chiffres avancés, pourrait alimenter un appareil électronique de taille moyenne (comme un smartphone) pendant 50 ans sans besoin de recharge ni de maintenance. Le dispositif exploite l’énergie libérée par des isotopes radioactifs de nickel (⁶³Ni) et un semi-conducteur ultraperformant en diamant. L’entreprise assure en outre des impacts environnementaux moindres, le ⁶³Ni en fin de vie se dégradant notamment en cuivre non radioactif.
Les batteries nucléaires sont des dispositifs utilisant l’énergie résultant de la désintégration d’isotopes radioactifs pour produire de l’électricité. En d’autres termes, elles produisent de l’électricité à partir de l’énergie nucléaire, à l’instar des réacteurs. Bien que ce type de batterie existe depuis les années 1950, leur utilisation à grande échelle au niveau d’appareils à usage quotidien demeure un défi.
En 2016, une équipe de chercheurs a suggéré que les semi-conducteurs en diamant pourraient changer la donne. En effet, la majorité des technologies de production d’électricité reposent sur l’utilisation d’énergie cinétique pour déplacer un aimant autour d’une bobine de cuivre afin de générer du courant. En revanche, le diamant permet de produire une charge simplement en étant placé à proximité d’une source radioactive. Les isotopes libèrent ce qu’on appelle des particules bêta, qui sont essentiellement des électrons ou des positons à haute énergie et se déplacent à grande vitesse. Ces particules induisent une différence de potentiel (de l’électricité) au contact de la matrice en diamant.
Une densité énergétique 10 fois supérieure à celle des batteries en lithium
La principale caractéristique des batteries nucléaires est leur capacité à fournir une densité énergétique très élevée sans besoin de recharge. Les isotopes radioactifs utilisés pour ce type de batterie ont généralement une demi-vie allant de dizaines à plusieurs centaines d’années. Selon une étude, cela signifie que ces batteries pourraient fonctionner de manière continue pendant des années voire des décennies sans recharge ni remplacement — et ce même dans des conditions extrêmes, auxquelles les batteries chimiques standards ne pourraient pas fonctionner.
Bien que coûteuses à produire, leur durabilité exceptionnelle suggère que ces batteries pourraient offrir des avantages uniques en matière d’application, notamment dans des conditions rendant la maintenance difficile, voire impossible ou à haut risque. Ces applications incluent par exemple les dispositifs aérospatiaux, la robotique autonome alimentée à l’IA, les micro- et nanorobots, les stimulateurs cardiaques, etc.
La nouvelle batterie, développée par l’entreprise chinoise Betavolt New Energy Technology et baptisée BV100, dispose d’une succession de paires de couches semi-conductrices en diamant monocristallin (d’une épaisseur de 10 micromètres chacune). Entre chaque paire de couches se trouve une feuille contenant le ⁶³Ni, épaisse de 2 micromètres. Chaque combinaison de couches peut être empilée et reliée à une autre, comme les cellules photovoltaïques, afin de former plusieurs modules unitaires et indépendants. L’ensemble est scellé dans un revêtement de protection, afin d’éviter l’exposition des utilisateurs aux radiations et de protéger la batterie contre les dommages physiques.
À peine plus grande qu’une pièce de monnaie (15 x 15 x 5 millimètres), le BV100 exploite 63 isotopes nucléaires pour générer une puissance de 100 microwatts avec 3 volts de tension électrique. Cette énergie serait suffisante pour faire voler presque indéfiniment un petit drone. Les concepteurs estiment d’ailleurs l’autonomie de la batterie à 50 ans, aiansi qu’une densité énergétique 10 fois supérieure à celle des batteries lithium.
Toutefois, il est important de noter que cette puissance ne correspond pas encore aux besoins d’un smartphone moyen, qui a besoin d’environ 2 à 8 watts d’énergie pour fonctionner correctement. Néanmoins, étant donné que la batterie n’exploite pas l’énergie des réactions chimiques, elle serait moins sujette aux risques d’incendie ou d’explosion. En outre, ses impacts environnementaux seraient moindres, car le ⁶³Ni finit par se désintégrer en cuivre non radioactif. Selon Betavolt, BV100 est désormais en production pilote en vue d’une future production en masse, pour une utilisation civile. Une version d’une puissance d’un watt devrait également être disponible d’ici 2025.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
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