Le calcium veut détrôner le lithium : cette nouvelle batterie dépasse déjà 1 000 cycles.

Ces dernières années, les batteries au sodium ont commencé à jouer un rôle de plus en plus important en tant que l’une des alternatives les plus prometteuses pour réduire la dépendance aux batteries au lithium. Mais elles ne sont pas les seules. Le calcium s’impose également comme un possible substitut pour le stockage d’énergie, et une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong et de l’Université Jiao Tong de Shanghai a récemment permis d’obtenir un progrès particulièrement intéressant.

Le principal problème des batteries au calcium jusqu’à présent résidait dans le fait de faire en sorte que les ions de calcium se déplacent avec suffisamment de facilité à l’intérieur de la batterie. À cela s’ajoutait une autre difficulté majeure : maintenir des performances stables après de nombreux cycles de charge et de décharge. La nouvelle recherche aborde précisément ces deux problèmes en développant un nouvel électrolyte de type quasi solide.

La clé réside dans des matériaux connus sous le nom de structures organiques covalentes à activité redox, qui possèdent une structure poreuse riche en groupes carbonyle. En termes plus simples, les chercheurs ont créé une sorte de réseau interne qui facilite le déplacement des ions de calcium à l’intérieur de la batterie. C’est précisément ce mouvement qui limitait jusqu’à présent sérieusement le développement de cette technologie.

Les résultats obtenus en laboratoire sont particulièrement remarquables. La cellule complète développée par l’équipe a atteint une capacité spécifique réversible de 155,9 mAh/g, tout en conservant plus de 74,6 % de sa capacité après 1 000 cycles de charge et de décharge effectués avec un courant élevé. Pour une technologie qui se trouve encore en phase de recherche, il s’agit d’un résultat important.

Cette étude a été menée conjointement par des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong et de l’Université Jiao Tong de Shanghai, et a été publiée dans la revue scientifique Advanced Science. Elle a d’abord paru en novembre 2025 avant d’être intégrée au volume de 2026 de cette publication.

Le calcium vise à devenir une véritable alternative pour les batteries

L’intérêt pour le calcium n’est pas fortuit. Il s’agit d’un élément très abondant sur Terre et bien plus accessible que le lithium, ce qui ouvre la voie à la fabrication de systèmes de stockage utilisant des matières premières potentiellement plus faciles à obtenir. Selon les informations publiées par l’université elle-même, l’abondance terrestre du calcium est bien supérieure à celle du lithium, ce qui constitue l’un des arguments expliquant l’intérêt croissant pour cette technologie.

De plus, les batteries au calcium présentent certaines caractéristiques électrochimiques qui en font des candidats particulièrement intéressants pour le stockage d’énergie. Le problème, c’est qu’il y a une différence entre disposer d’un matériau abondant et parvenir à créer une batterie capable de rivaliser, en termes de performances, de durabilité et de coût, avec les batteries au lithium actuelles.

C’est là que intervient le nouvel électrolyte développé par les chercheurs. Les structures utilisées créent des canaux internes qui permettent de transporter les ions de calcium de manière bien plus efficace. Lors des essais effectués à température ambiante, on a obtenu une conductivité ionique de 0,46 mS/cm ainsi qu’un nombre de transfert du calcium de 0,532.

Ce qui est vraiment important, c’est que cette avancée ne se limite pas à un test isolé de matériaux. L’équipe a réussi à assembler une cellule batterie au calcium complète et à en vérifier le comportement au cours de centaines de cycles. Conserver plus de 74,6 % de la capacité après 1 000 cycles représente une avancée par rapport à certains des principaux problèmes qui ont jusqu’à présent freiné le développement de cette technologie.

Cela ne signifie nullement que nous verrons bientôt des voitures électriques équipées de batteries au calcium. Il reste encore de nombreuses étapes avant de pouvoir transférer ces résultats de laboratoire vers une batterie commerciale, en particulier en ce qui concerne la densité énergétique, la puissance, le comportement à différentes températures, la fabrication en grande série, le coût et la durabilité dans des conditions réelles.

Cependant, ce résultat montre bien que les batteries au calcium commencent à surmonter certains des obstacles fondamentaux qui se dressaient auparavant. Et cela peut être particulièrement intéressant dans des applications où le coût et la disponibilité des matières premières jouent un rôle important, allant du stockage stationnaire lié aux énergies renouvelables jusqu’aux voitures électriques de l’avenir, potentiellement.

En fait, l’Université des sciences et technologies de Hong Kong vise des applications allant des systèmes de stockage d’énergie renouvelable aux voitures électriques. L’objectif n’est pas de remplacer dès demain les batteries au lithium, mais de démontrer qu’il existe des solutions alternatives capables d’offrir une performance suffisamment élevée pour justifier de nouvelles recherches.

Et c’est probablement là la partie la plus intéressante. La course pour trouver la batterie du futur ne se limite pas à une seule technologie. Le sodium, le calcium, les batteries à électrolyte solide et d’autres solutions progressent en parallèle. Certaines joueront un rôle important dans les voitures électriques, tandis que d’autres pourraient trouver leur place dans le stockage de l’électricité.

Pour l’instant, la batterie au calcium développée par ces chercheurs n’est qu’un prototype de laboratoire. Cependant, le fait d’avoir réussi à combiner un électrolyte quasi solide capable de faciliter le déplacement des ions de calcium avec une durée de vie de 1 000 cycles montre que cette chimie ne peut plus être considérée simplement comme une alternative théorique. Le calcium commence sérieusement à frapper à la porte des batteries de nouvelle génération.

Source | Advanced

Points clés

Des chercheurs de Hong Kong et de Shanghai ont développé une nouvelle batterie au calcium.

Elle utilise un électrolyte quasi solide basé sur des structures organiques covalentes.

La nouvelle structure facilite le déplacement des ions de calcium.

La cellule a atteint une capacité spécifique réversible de 155,9 mAh/g.

Elle a conservé plus de 74,6 % de sa capacité après 1 000 cycles.

Le calcium est bien plus abondant que le lithium et pourrait réduire la dépendance à des matières premières plus rares.

Ce n’est encore qu’une technologie expérimentale, et d’importants défis restent à surmonter avant son utilisation dans les voitures électriques.

Le stockage stationnaire et les énergies renouvelables pourraient faire partie de ses premières applications.