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La batterie qui alimente des milliards d'appareils : Akira Yoshino, finaliste du Prix de l’inventeur européen 2019

07.05.2019

in Communiqués de presse

L ' ingénieur et chimiste japonais Akira Yoshino nommé finaliste du Prix de l ' Office européen des brevets (OEB) pour avoir inventé et amélioré la technologie des batteries lithium-ion
Akira Yoshino a inventé la première batterie lithium-ion en 1983 en utilisant un système d ' électrode plus sécurisé et une membrane thermosensible. Invention qu ' il a perfectionnée tout au long de sa carrière
Son invention a impulsé la connectivité mondiale et la mobilité électrique en permettant le développement des appareils électroniques mobiles et des véhicules électriques

Munich, le 7 Mai 2019 - L'ingénieur et chimiste japonais Akira Yoshino a été nommé finaliste du Prix de l'inventeur européen 2019 de l'Office européen des brevets (OEB) dans la catégorie « Pays non membres de l'OEB », pour avoir inventé et amélioré la batterie lithium-ion qui permet de recharger des milliards d'appareils dans le monde.

Ses recherches l'ont conduit à identifier les composants nécessaires à la fabrication et au fonctionnement optimal des batteries lithium-ion. Il poursuit aujourd'hui ce travail en tant que conseiller et membre honoraire de l'entreprise Asahi Kasei Corporation, au sein de laquelle il a pu développer et commercialiser son invention.

« Akira Yoshino est à l'origine de la technologie des batteries lithium-ion que l'on connaît aujourd'hui », a déclaré le Président de l'OEB, António Campinos, lors de l'annonce des finalistes du Prix de l'inventeur européen 2019. « Il a créé un nouveau type de batterie rechargeable, et cette invention a eu un impact considérable dans nos sociétés à l'heure de la connectivité et des appareils mobiles ».

Les lauréats de cette nouvelle édition du Prix de l'inventeur européen décerné chaque année par l'OEB seront annoncés lors d'une cérémonie à Vienne, le 20 juin prochain.

Du jetable au rechargeable

Indispensables au quotidien, les batteries nous permettent de profiter de nombreux appareils électroniques mobiles. Leur forme la plus répandue est la batterie lithium-ion. Avant cette invention, tous les appareils étaient alimentés par l'électricité domestique ou par des piles qui libéraient de manière irréversible l'énergie stockée dans leurs composants chimiques. Les utilisateurs devaient donc s'en débarrasser quand elles étaient vides. Cela posait un problème de taille pour les fabricants d'appareils mobiles (caméscopes, ordinateurs portables, téléphones mobiles) dans les années 80. Leurs nouveaux produits nécessitaient des batteries légères, de petite taille, et surtout rechargeables avec une capacité de stockage suffisante. Mais les batteries rechargeables en cours d'élaboration à l'époque, à l'acide ou au nickel-cadmium, restaient trop lourdes et encombrantes.

Le travail d'Akira Yoshino a résolu ce problème. Après un Master en pétrochimie obtenu à l'université de Kyoto en 1972, il a rejoint la division recherche d'Asahi Kasei Corporation où il est toujours conseiller et membre honoraire. Ses premières recherches ont porté sur les polymères conducteurs d'électricité - notamment le polyacétylène - qui pouvaient être utilisés comme une anode (une électrode négative qui diffuse des électrons) dans les batteries. Alors que le lithium, métal léger, ne pouvait pas être utilisé à cause du risque d'explosion, Akira Yoshino était convaincu qu'une nouvelle approche était possible, en utilisant un matériau plus sûr.

Ses recherches l'ont conduit à mettre au point un nouveau type de batterie avec une anode en polyacétylène et une cathode (composant qui absorbe les électrons, l'opposé de l'anode) en dioxyde de cobalt et de lithium. Les deux matériaux avaient des propriétés récemment découvertes : la conductivité du polyacétylène avait été démontrée en 1977 par le chimiste japonais Hideki Shirakawa, et la stabilité dans l'air du dioxyde de cobalt et de lithium avait été révélée par le physicien américain John Goodenough en 1979. Le recours à ces matériaux a permis à la batterie développée par Akira Yoshino d'être plus sûre que les autres batteries rechargeables en cours d'élaboration à l'époque, qui restaient très inflammables. Akira Yoshino a également ajouté une fine membrane poreuse en polyéthylène faisant fonction de séparateur. La membrane fond quand la batterie est en surchauffe, provoquant son arrêt immédiat pour prévenir les risques d'embrasement. Ce fusible chimique est toujours utilisé dans les batteries lithium-ion. Ces progrès techniques en matière de sécurité ont été essentiels pour permettent aux fabricants de batteries lithium-ion de les commercialiser pour le grand public, et se poursuivent encore aujourd'hui.

La première batterie lithium-ion date de 1983. La même année, la société Asahi Kasei Corporation a déposé la première demande de brevet japonais pour la batterie rechargeable d'Akira Yoshino, ouvrant la voie à sa commercialisation. Le scientifique a continué ses recherches et a amélioré sa technologie, notamment en 1985 lorsqu'il a remplacé le matériau utilisé pour l'électrode par un substitut plus efficace contenant du carbone, afin que la batterie puisse conserver son efficacité malgré de nombreux cycles de charges. Akira Yoshino a également amélioré ses performances en y installant un connecteur fait d'aluminium et de cuivre, ainsi qu'un électrolyte composé d'un solvant organique pour augmenter sa tension - passant de 1,5 à plus de 4 volts - et sa capacité de stockage. D'autres brevets ont été déposés par la suite pour protéger cette invention, et on en compte aujourd'hui 56 japonais et 6 européens au nom d'Akira Yoshino. Ses nombreuses améliorations ont contribué au succès commercial de la batterie lithium-ion, surpassant toutes les autres technologies de batteries.

Un marché mondial suralimenté

L'invention d'Akira Yoshino a ouvert la voie au développement du marché des appareils électroniques mobiles, allant des caméscopes aux ordinateurs portables. Ses batteries rechargeables lithium-ion sont utilisées dans près de 5 milliards de téléphones portables dans le monde. Elles ont aussi permis l'émergence des véhicules électriques dont le marché est en pleine croissance.

L'invention et ses améliorations ont eu un impact considérable pour Asahi Kasei Corporation. « Le fait de concéder des licences d'exploitation de nos brevets a permis à de nombreuses entreprises de fabriquer des batteries lithium-ion. Le marché croît ainsi beaucoup plus rapidement, et c'est une bonne chose pour les clients. C'est une façon simple et efficace de développer de nouvelles technologies », souligne Akira Yoshino. La société a concédé des licences à des fabricants de batteries comme Sony, qui a commercialisé la batterie lithium-ion en 1991. Même si les brevets originels ont expiré, les améliorations continues apportées à l'invention ont permis à Asahi Kasei Corporation de maintenir sa présence sur le marché, conservant 17 % de parts de marché pour les séparateurs de batteries lithium-ion dans le monde jusqu'en 2016. L'entreprise basée à Tokyo emploie près de 35 000 personnes pour un chiffre d'affaires de 15,6 milliards d'euros par an. Akira Yoshino poursuit son travail : il a récemment mis au point de nouvelles solutions pour améliorer la sécurité et l'efficacité des batteries.

Avec un marché estimé à 26,5 milliards d'euros en 2017 pour les batteries lithium-ion, et des prévisions atteignant 80 milliards d'euros d'ici 2025, le travail d'Akira Yoshino au cours des trente dernières années perdure et stimule les innovations.

L'invention d'Akira Yoshino est utilisée dans des produits toujours plus nombreux, qu'il aime d'ailleurs utiliser au quotidien - dans son ordinateur portable, son téléphone, son rasoir et ses outils électriques. Il souligne : « il faut conduire ses recherches en ayant en tête de répondre aux besoins du marché. Des besoins dont on ne prend conscience qu'en les cherchant ».

À propos du Prix de l'inventeur européen

Le Prix de l'inventeur européen est l'une des compétitions européennes les plus prestigieuses de sa catégorie. Lancé par l'OEB en 2006, ce prix annuel récompense, individuellement ou en équipe, les inventeurs dont les innovations ont apporté des réponses aux grands défis de notre temps. Les finalistes et les lauréats sont sélectionnés par un jury indépendant constitué d'autorités internationales issues du monde universitaire, des affaires, de la politique, des sciences et de la recherche. Il examine les innovations à l'aune de leur contribution au progrès technologique, au développement social, à la croissance économique et à la création d'emplois en Europe. Le Prix est décerné dans cinq catégories lors d'une cérémonie qui aura lieu à Vienne le 20 juin prochain. Par ailleurs, les internautes peuvent choisir le gagnant du Prix du public parmi les 15 finalistes en votant en ligne sur le site web de l'OEB dans la période précédant la cérémonie. Le vote est ouvert jusqu'au 16 juin 2019.

À propos de l'Office européen des brevets

Avec près de 7 000 agents, l'Office européen des brevets (OEB) est l'une des plus grandes institutions publiques européennes. Son siège est à Munich et il dispose de bureaux à Berlin, Bruxelles, La Haye et Vienne. L'OEB a été créé avec pour objectif de renforcer la coopération sur les brevets en Europe. Grâce à sa procédure centralisée de délivrance de brevets, les inventeurs peuvent obtenir une protection par brevet de haute qualité dans non moins de 44 pays, couvrant un marché de quelque 700 millions de personnes. L'OEB est aussi le premier fournisseur au monde d'informations et de recherches en matière de brevets.

Ressources additionnelles

Consultez les brevets : EP0149133, EP0205856, EP0603397, EP2063436, EP2063435, EP2634854

Des informations complémentaires, des visuels et des vidéos sur le Prix de l'inventeur européen 2019 sont disponibles dans le Centre des médias de l'OEB. Les utilisateurs de Smart TV peuvent télécharger notre application « Innovation TV » et accéder ainsi aux portraits vidéos de tous les finalistes sur leur écran. La cérémonie du 20 juin prochain sera retransmise en direct sur « Innovation TV », le site web et la page Facebook de l'OEB.