Face aux limites des batteries lithium-ion, une équipe sud-coréenne vient de proposer son alternative : une batterie bêtavoltaïque. Son autonomie ne se mesure non plus en heures, mais potentiellement en décennies.
« Les performances des batteries lithium-ion ont pratiquement atteint leur plafond », constate le professeur Su-Il In du Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology. La nécessité de les recharger de manière fréquente limite considérablement leur utilisation optimale dans certaines technologies de pointe et leur empreinte environnementale est catastrophique. Extraction minière délétère du lithium, processus de fabrication très énergivore et un recyclage final coûteux et parfois trop complexe pour être mené à bout.Des alternatives existent (batteries à l'aluminium ou au sodium-ion, par exemple), mais la batterie au lithium reste reine.
On pourrait presque dire qu'il s'agit là d'une impasse technologique, mais le professeur In et son équipe explorent une voie radicalement différente de celles citées précédemment : les batteries nucléaires ou plus spécifiquement les batteries bêtavoltaïques. Contrairement aux idées reçues, ces dispositifs ne fonctionnent pas comme des mini-centrales nucléaires, mais exploitent plutôt les particules de haute énergie émises par des matériaux radioactifs.
Comment fonctionne la technologie bêtavoltaïque ?
Le principe des batteries bêtavoltaïques repose sur la captation des particules bêta (ou rayons bêta) – des électrons émis lors de la désintégration radioactive de certains éléments. Ces particules, lorsqu'elles heurtent un semi-conducteur, génèrent un courant électrique utilisable.
Pour leur prototype, les chercheurs ont sélectionné le carbone-14, un isotope radioactif du carbone. « J'ai décidé d'utiliser un isotope radioactif du carbone, car il ne génère que des rayons bêta », explique le professeur In. Pourquoi ce choix ? Contrairement à d'autres rayonnements (gamma ou neutroniques, par exemple), les particules bêta peuvent être facilement bloquées par une simple feuille d'aluminium, rendant ces batteries potentiellement sûres pour une utilisation quotidienne.
Autre avantage non négligeable : le radiocarbone est un sous-produit des centrales nucléaires, ce qui le rend peu coûteux et facilement disponible. Sa dégradation extrêmement lente – sa demi-vie (temps nécessaire pour que la moitié de ses atomes se désintègrent) est de 5 730 ans – permettrait théoriquement à ces batteries de fonctionner pendant des millénaires sans recharge.
L'effet d'avalanche
Pour maximiser l'efficacité de conversion énergétique de leur batterie, l'équipe a dû innover ailleurs. Le semi-conducteur, élément central du dispositif, est constitué de dioxyde de titane – un matériau couramment utilisé dans les cellules solaires – sensibilisé avec un colorant à base de ruthénium. Pour renforcer l'interface entre ces deux composants, les chercheurs ont appliqué un traitement à l'acide citrique.
Lorsque les rayons bêta provenant du carbone-14 entrent en collision avec le colorant au ruthénium, ils déclenchent un phénomène baptisé « effet d'avalanche ». Cette énergie excite les électrons, qui peuvent alors se déplacer et interagir avec d'autres atomes du colorant, ces interactions entraînent ensuite une cascade de transferts d'électrons. Le dioxyde de titane capture ensuite efficacement ces électrons générés qui traversent un circuit externe pour produire de l'électricité utilisable.
Le radiocarbone est présent non seulement dans la cathode, mais également dans l'anode sensibilisée par le colorant, ce qui permet d'augmenter la densité de rayons bêta produits tout en réduisant les pertes énergétiques liées à la distance entre les électrodes. Les résultats sont assez probants : l'efficacité de conversion énergétique a bondi de 0,48 % à 2,86 %.
Comment pourrait-on utiliser ce type de batteries ? Elles pourraient être implantées dans des stimulateurs cardiaques, des équipements de télédétection ou des capteurs environnementaux. Des usages peu gourmands en énergie, car il y a un (gros) hic.
La technologie bêtavoltaïque actuelle ne convertit qu'une fraction minime de l'énergie de désintégration radioactive en électricité utilisable : leur puissance de sortie est de ce fait très faible. Impossible d'en utiliser pour alimenter des smartphones ou encore moins des véhicules électriques. Le professeur In a tout de même identifié deux axes d'amélioration : optimiser la forme géométrique des émetteurs de rayons bêta et développer des absorbeurs plus performants pour augmenter le rendement global du système.
En l'état actuel de la technologie, les batteries bêtavoltaïques ne sont toujours pas la solution miracle pour nous dépêtrer de notre dépendance au lithium. Elles ne sont pas une solution adaptée au court terme, mais une voie de recherche prometteuse pour l'avenir si on parvient à les améliorer. Quoi qu'il en soit, ces travaux ont été présentés lors du congrès de l'American Chemical Society qui s'est tenu du 23 au 27 mars 2025, parmi plus de 12 000 autres communications scientifiques.
Source : American Chemical Society
. Personnellement, je suis convaincu que cette innovation pourrait représenter une véritable révolution 
, à condition que la sécurité soit assurée avec le plus grand soin 
. À l’instar des générateurs thermoélectriques utilisés dans l’exploration spatiale, cette technologie reconfigure notre rapport à l’énergie en éliminant le besoin constant de recharge et en réduisant considérablement les déchets électroniques 
.
, mais si le confinement du radioactif est maîtrisé et si l’ingénierie garantit une utilisation sécurisée, il s’agit simplement d’une autre forme d’énergie 
– à l’instar de toute source bien régulée et exploitée avec rigueur. Au vu des incidents liés aux batteries lithium-ion 
, souvent sujettes à des défaillances ou à des risques d’explosion, miser sur une solution durable et fiable apparaît non seulement pertinent, mais indispensable pour préparer le futur 
.
. Un pari audacieux, certes, mais porteur d’un réel espoir pour transformer notre quotidien de façon significative 
.
