This Battery Was Almost Too Dangerous to Exist

Description
Sponsored by CodeRabbit Cut code review time and bugs in half. Try CodeRabbit at https://coderabbit.link/veritasium For decades, a high-energy rechargeable battery seemed impossible - until we managed to tame one of the most volatile metals. If you’re looking for a molecular modelling kit, try Snatoms, a kit I invented where the atoms snap together magnetically - https://ve42.co/SnatomsV ▀▀▀ 0:00 What’s inside a battery? 4:11 How does a battery work? 7:15 How did we increase battery power? 11:13 The first rechargeable lithium battery 13:29 The Tiny Needles That Kill Batteries 16:06 Goodenough? We can do better 20:07 The birth of the lithium-ion battery 27:10 Why do batteries explode? 29:31 Blowing up a battery ▀▀▀ A massive thank you to Dr Billy Wu, Dr Sam Cooper, Dr Derek Sui, Professor Magda Titirici, Dr Jingyu Feng, Dr Monica Marinescu, Li Ren Thow, Genlin Liu and Sam Riley; and to Professor Guillermo Rein, Dr Harry Mitchell, Hanna Berry, and Dr Nick Kalogeropoulos at Imperial College London for their invaluable contributions to this video. And a big thank you to Conrad Duncan for all his help in pulling everything together. We’re incredibly grateful to Kurt Kelty and the team at General Motors for their time and expertise. Thanks also go to Dr Yuzhang Li and Prof Jay Morton Turner for all their help on the project. ▀▀▀ References: https://ve42.co/RefsBatteries Image References: https://ve42.co/ImgRefsBatt ▀▀▀ Special thanks to our Patreon supporters: Adam Foreman, Albert Wenger, Alex Porter, Alexander Tamas, Anton Ragin, armedtoe, Balkrishna Heroor, Bertrand Serlet, Blake Byers, Bruce, Dave Kircher, David Johnston, David Tseng, Evgeny Skvortsov, Garrett Mueller, Gnare, gpoly, Ibby Hadeed, JT, Jeromy Johnson, Jon Jamison, Juan Benet, Keith England, KeyWestr, Kyi, Lee Redden, Marinus Kuivenhoven, Matthias Wrobel, Meekay, meg noah, Michael Bush, Michael Krugman, Orlando Bassotto, Paul Peijzel, Richard Sundvall, Robert Oliveira, Sam Lutfi, Tj Steyn, Ubiquity Ventures, Walter Flinn, wolfee ▀▀▀ Writers: Emilia Gyles, Casper Mebius, Gregor Čavlović & Derek Muller Producer & Director: Emilia Gyles Editor: Trenton Oliver Camera Operators: Tas Underwood, Emilia Gyles, Gregor Čavlović & Derek Muller Animators: Andrew Neet, Emma Wright, Fabio Albertelli, Mike Radjabov & Rokas Viksraitis Illustrators: Jakub Misiek, Maria Gusakovich, Isaac McRee, Nataly Zhuk & Kaitlyn Chille Assistant Editor: James Stuart Researchers: HyoJeong Choi, Aakash Singh Bagga & Gabe Strong Thumbnail Designers: Ren Hurley, Ben Powell & Abdallah Rabah Production Team: Rob Beasley Spence & Josh Pitt Executive Producers: Derek Muller & Casper Mebius Additional video/photos supplied by Getty Images, Pond5 Music from Epidemic Sound
🔋 L'histoire de la batterie lithium-ion - Veritasium
📜 Introduction et problématique initiale
La vidéo présente l'intérieur d'une batterie lithium-ion, qui malgré son apparence rudimentaire (deux mètres de feuille métallique enduite d'une pâte noire dans un petit cylindre de 45 grammes), alimente aujourd'hui presque tous nos appareils électroniques, des ordinateurs portables aux véhicules électriques et satellites.
Dans les années 1980, les batteries rechargeables étaient limitées à 40-60 watt-heures par kilogramme, ce qui rendait les premiers téléphones portables très inefficaces (10 heures de charge pour 30 minutes d'utilisation).
🧪 Les origines chez Exxon
En 1972, Stanley Whittingham, un chimiste britannique de 32 ans, travaillait chez Exxon (géant pétrolier) sur le stockage d'énergie. Après la crise pétrolière de 1973, Exxon s'intéressa aux alternatives comme l'électricité.
Whittingham cherchait à améliorer la densité énergétique des batteries. Il se concentra sur le disulfure de titane comme cathode, capable d'accueillir des ions entre ses couches. Pour l'anode, il choisit le lithium, un métal léger qui libère facilement ses électrons.
Pour contourner la limite de 1,23 volt des électrolytes aqueux, il utilisa un électrolyte à base de solvant organique, atteignant ainsi 2,4 volts par cellule.
🔬 L'évolution de la technologie
Malgré son potentiel, la batterie de Whittingham était dangereuse (le lithium métallique formait des dendrites pouvant causer des courts-circuits). Avec la fin de la crise pétrolière, Exxon abandonna le projet.
En Angleterre, John B. Goodenough découvrit les travaux de Whittingham et améliora la cathode en utilisant l'oxyde de lithium-cobalt, augmentant la tension à 4 volts. Sa découverte majeure fut que le lithium pouvait être intégré directement dans la cathode plutôt que dans l'anode dangereuse.
🇯🇵 La contribution japonaise
Au Japon, Akira Yoshino cherchait une alternative au lithium métallique pour l'anode. Après avoir découvert les travaux de Goodenough, il développa une anode en carbone capable d'accueillir les ions lithium sans les risques du lithium métallique.
En 1986, son entreprise Asahi Chemical confia les matériaux à une petite entreprise américaine pour produire les premières cellules lithium-ion. Sony reprit le concept, remplaçant le carbone par du graphite, et commercialisa la première batterie lithium-ion dans un caméscope en 1991.
🌐 Impact et limites actuelles
De 1991 à 2023, le prix par kilowatt-heure des batteries lithium-ion a chuté de 99%, passant de 9000$ à 100$, tout en améliorant leur densité énergétique et leur durée de vie.
En 2019, Whittingham, Goodenough et Yoshino ont reçu le prix Nobel de chimie pour cette invention qui a "révolutionné notre mode de vie".
Malgré leurs avantages, ces batteries présentent des risques d'incendie (environ un incident par million de batteries). L'extraction du lithium est coûteuse et consomme beaucoup d'eau, tandis que 70% du cobalt provient de la République démocratique du Congo dans des conditions souvent dangereuses.
🔮 Perspectives d'avenir
Pour répondre à la demande croissante et aux défis environnementaux, la recherche se poursuit pour développer des batteries plus sûres, moins chères, plus durables et plus performantes, qui ne dépendront pas uniquement du lithium.
La vidéo conclut que l'avenir du stockage d'énergie ne se limitera pas à la maîtrise d'un seul élément, mais nécessitera d'en maîtriser plusieurs.