Lithium-ion

Les fabricants s'attachent à concevoir des outils agréables à utiliser, dotés d'une technologie intelligente visant à optimiser les performances et la sécurité. Il reste évidemment des enjeux majeurs dans le domaine, le plus complexe étant de parvenir à améliorer encore la technologie sans fil. Le passage des piles et batteries à base de nickel (en l'occurrence nickel-cadmium (NiCd) et nickel-métal-hydrure (NiMH)) aux piles et batteries lithium-ion (Li-ion) a été le plus gros changement jusqu’à présent. Cela a permis d'améliorer considérablement les performances et a apporté des avantages importants comme un format plus léger et compact et une durée de vie plus longue. Grâce à l'utilisation de métaux à faible toxicité, à une densité énergétique plus élevée et à une faible autodécharge, les piles et batteries lithium-ion constituent aujourd'hui encore une source d'énergie fondamentale pour l’outillage électrique.

Sécurité et environnement

L'amélioration des performances est une chose, mais ce n’est pas la seule raison qui pousse les chercheurs à développer de nouveaux types de batteries. Ils sont avant tout motivés par des préoccupations de sécurité et d’écologie. ‘Les nouvelles piles et batteries doivent être plus sûres dans leur composition chimique et contenir le moins de matériaux rares possible’, estime Bebat. ‘Ainsi, les effets positifs sur les personnes et l'environnement prévaudront dans un avenir où les piles et batteries joueront un rôle de plus en plus important. Mais les nouvelles piles et batteries doivent aussi répondre aux besoins du marché : des temps de recharge plus rapides, une plus grande autonomie des véhicules électriques, une durée d'utilisation plus longue pour les outils électroportatifs et autres appareils électroniques grand public, une énergie verte abordable pour les particuliers et les entreprises, etc. Plusieurs avancées ont déjà été réalisées, même si nous ne le percevons pas encore vraiment dans notre vie professionnelle actuelle. 

Résistance à la chaleur

Les piles et batteries lithium-ion rechargeables présentent de nombreux avantages. Mais aussi des inconvénients. Le dégagement de chaleur notamment. La pile ou batterie peut alors être endommagée et perdre une partie de sa capacité. Des chercheurs de la Pennsylvania State University ont donc mis au point une pile ou batterie qui chauffe jusqu'à +/- 60°C et se refroidit ensuite grâce à une feuille de nickel placée au pôle négatif (pôle -). La batterie peut supporter jusqu'à 1700 cycles de charge complète. Et la batterie d’un véhicule électrique peut être rechargée en à peine 10 minutes. Le Battery Innovation Centre (BIC) du groupe de recherche MOBI de l'Université Libre de Bruxelles a également apporté sa contribution avec le développement de batteries solides (‘solid-state battery’). L'électrolyte liquide y est remplacé par un matériau solide, pour produire des batteries plus puissantes, plus petites, plus sûres et moins chères. Le développement reste pour l’instant cantonné au secteur des VE.

Technologie ‘Stacked Battery’

Autre développement de la technologie Li-ion qui a déjà des applications dans les outils électriques : les batteries à cellules empilées - ou ‘stacked battery techonology’ - sont conçues pour développer plus de puissance, des vitesses de charge plus rapides et une plus longue durée de vie. Cette technologie consiste à empiler des cellules de batterie plates, qui ont une résistance interne plus faible et restent donc plus froides pendant l'utilisation. La surface étant plus grande, la chaleur s’évacue en effet mieux que dans les cellules cylindriques. Moins de production de chaleur signifie moins de risques de défaillance de la batterie. À force de charger et décharger les batteries, leur capacité diminue au fil du temps. Ce qui entraîne une augmentation de la production de chaleur et une diminution de la puissance disponible. La perte de capacité d'une batterie à cellules empilées est bien moindre que celle d'une batterie à cellule cylindrique.

Lithium-soufre

De leur côté, l’institut VITO, l’UHasselt, l’IMEC, la KU Leuven et EnergyVille travaillent d'arrache-pied sur un autre type de batterie prometteur : la batterie lithium-soufre. C'est une batterie qui ne nécessite pas de cobalt et de nickel, qui sont des matériaux toxiques dont l'extraction requiert de grandes quantités d'eau et d'énergie. Au lieu de cela, la batterie fonctionne au soufre, la troisième ressource la plus abondante sur terre, qui est en outre souvent considérée comme un déchet. La technologie n'est pas encore totalement au point, mais semble prometteuse de l’avis des scientifiques. La batterie lithium-soufre pourrait en effet potentiellement stocker cinq fois plus d'énergie que la batterie lithium-ion actuelle.

Lithium-CO2

Depuis 2019, il existe également une batterie qui absorbe le CO2 (dioxyde de carbone) de l'air ambiant ou de gaz industriels spécifiques. Des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) ont mis au point l’electro swing battery, qu'on pourrait comparer à un aspirateur. Les électrodes de la batterie sont revêtues de polyanthraquinone. Ce revêtement attire les particules de dioxyde de carbone pour les stocker ou les réutiliser. Les scientifiques prévoient de nombreuses autres applications pour cette technologie. Le CO2 (dioxyde de carbone) joue encore un autre rôle dans la recherche de meilleures piles et batteries et c’est une excellente nouvelle pour le marché de l’outillage électrique. La batterie lithium-CO2 offre plus de capacité pour moins de poids. Le lithium-ion sera bientôt confronté à une forte concurrence. Par exemple, la combinaison du lithium et du CO2 conserve jusqu’à sept fois plus d’énergie que le lithium-ion aujourd’hui. Le problème est toutefois que ce CO2 est emprisonné dans la batterie, ce qui réduit sa capacité avec le temps. En 2019, un essai utilisant le disulfure de molybdène (MoS2) a permis de créer une batterie lithium-CO2 utilisable mais on n’en a plus entendu parler par la suite.

Sécurité et ergonomie

Les recherches des fabricants pour rendre l’utilisation des outils électriques plus sûre, plus simple et plus confortable progressent. Les optimisations ergonomiques comme la technologie anti-vibration, les commandes intuitives, les poignées confortables et les designs plus compacts et légers sont désormais bien intégrés. Les améliorations en matière de sécurité, telles que les systèmes intégrés de réduction de la poussière (DR), permettent de capter la poussière contenant de la silice nocive. Les systèmes de contrôle actif du couple (ATC), quant à eux, stoppent la rotation en cas de blocage d’un trépan, afin d’éviter les blessures. D'autres dispositifs de sécurité permettent d'éteindre immédiatement des outils tels que les meuleuses en cas de danger pour l'utilisateur.

Durabilité

Sur le plan de la durabilité, divers systèmes ont été mis en place pour collecter les piles et batteries en fin de vie afin qu’elles ne finissent pas dans les décharges et de garantir un recyclage correct. Dans notre pays, Bebat a déjà fait d'énormes efforts dans ce sens. En 2021, Stanley Black & Decker et Eastman se sont associés pour créer une nouvelle gamme d'outils électriques durables fabriqués à partir de bouteilles en plastique recyclées. Ceux-ci se présentent en outre dans des emballages entièrement recyclables.

Meilleure connectivité

Les outils électriques sont aussi de plus en plus intelligents grâce à l'intégration croissante de l'IdO (Internet des Objets). On pense notamment à la connectivité Bluetooth intégrée et à la possibilité de se connecter à des applications sur smartphone pour contrôler et tracer ses outils et équipements. Le traçage des outils à l’aide de balises peut par exemple aider à localiser le matériel manquant ou volé ou à gérer l’inventaire. La connectivité permet en outre de recueillir des données d'utilisation afin de mettre en place un plan de maintenance qui, à son tour, améliore la longévité des équipements. Les utilisateurs peuvent également gérer eux-mêmes divers paramètres via leur smartphone.

Moteurs sans balais

Les fabricants sont de plus en plus nombreux à commercialiser des outils avec moteurs sans balais. Pour ce type de moteur, le courant est transmis au champ magnétique et non à l'ancre via les balais. Dans un moteur sans balais, le champ magnétique est muni d’une bobine et l’ancre d’un aimant. Comme le courant ne passe pas par les balais, il n’y a pas de friction et la transmission de l’électricité au moteur se fait mieux. Ce qui donne un régime plus constant et un moteur plus performant. L'absence de friction signifie également que le moteur chauffe moins vite et a une plus longue durée de vie. Cela implique aussi moins de perte d'énergie sous forme de chaleur. Ce moteur utilise donc l'énergie de la batterie avec plus de parcimonie et vous pouvez travailler plus longtemps avec une charge complète.