L’essentiel sur les piles au lithium : Que contient une batterie au lithium-ion ?

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Les batteries au lithium-ion sont partout de nos jours. Elles sont dans votre téléphone, votre ordinateur, et peut-être même dans votre voiture ou votre VR. Mais qu’est-ce qu’une batterie au lithium-ion ? De plus, qu’y a-t-il à l’intérieur d’une batterie au lithium-ion qui lui permet d’alimenter vos appareils électroniques ? Regardons cela de plus près

Qu’est-ce qu’une batterie au lithium-ion ?


Les batteries lithium-ion utilisent des ions lithium pour créer un potentiel électrique entre les côtés positif et négatif de la batterie. Une fine couche de matériau isolant appelée « séparateur » se trouve entre les deux côtés de la batterie et permet aux ions de lithium de passer tout en bloquant les électrons.

Lorsque la batterie se charge, les ions de lithium se déplacent à travers le séparateur du côté positif vers le côté négatif. Lorsque la batterie se décharge, les ions se déplacent dans la direction opposée.

Le mouvement des ions de lithium provoque une différence de potentiel électrique appelée « tension ». Lorsque vous branchez vos appareils électroniques sur la batterie, des électrons (et non des ions lithium) circulent dans votre appareil et l’alimentent.

Batterie au lithium-ion vs. cellule au lithium-ion


Plusieurs cellules lithium-ion sont connectées en interne pour constituer une batterie lithium-ion. Pensez aux cellules lithium-ion comme les blocs de construction qui constituent une batterie complète.

La tension d’une cellule lithium-ion varie en fonction du type de chimie utilisé. La tension de sortie nominale d’une seule cellule lithium-phosphate de fer (le type utilisé dans les Battle Born Batteries) se situe entre 3,2 et 3,8 volts. Cependant, les tensions standard de nombreuses batteries lithium-ion sont de 12, 24 et 48 volts.

Lorsque vous connectez des cellules en série, leurs tensions s’additionnent. Par exemple, en connectant quatre cellules en série, on obtient une batterie de 12 volts. En connectant huit cellules en série, on obtient une batterie de 24 volts, et ainsi de suite.

Les cellules lithium-ion peuvent également être connectées en parallèle. Lorsque vous connectez des éléments de batterie (et des batteries) en parallèle, leurs capacités s’additionnent. Cela signifie que deux éléments branchés en parallèle dureront environ deux fois plus longtemps qu’un seul élément.

Que contient une batterie au lithium-ion ?


L’intérieur d’une batterie au lithium contient plusieurs cellules lithium-ion (câblées en série et en parallèle), les fils reliant les cellules et un système de gestion de la batterie, également appelé BMS.

Le système de gestion de la batterie surveille l’état et la température de la batterie. Au début de chaque charge, le BMS équilibre également l’énergie entre toutes les cellules et contribue à garantir une durée de vie et des performances maximales de votre batterie au lithium-ion.

Vue éclatée d'une batterie Lithium
Vue éclatée d’une batterie Lithium

Contenu d’une cellule lithium-ion


L’intérieur d’une cellule lithium-ion est relativement simple. Il y a quatre composants principaux : L’anode, la cathode, un électrolyte et un séparateur.

Les électrodes : L’anode et la cathode


L’électrode négative d’une pile est appelée l’anode. Le côté positif est appelé la cathode. Pendant la charge, les ions de lithium se déplacent de la cathode à l’anode en passant par le séparateur. Pendant la décharge, le flux s’inverse.

Le matériau le plus couramment utilisé pour l’anode est le graphite. Les matériaux courants pour la cathode sont l’oxyde de cobalt lithié, le phosphate de fer lithié et l’oxyde de manganèse lithié. Ces différentes compositions chimiques offrent des avantages et des tensions différents.

Qu’est-ce qu’un séparateur ?


Le séparateur se trouve entre l’anode et la cathode. Le séparateur est une fine feuille de matériau qui permet aux ions de lithium de passer mais qui ne conduit pas l’électricité. Il empêche l’anode et la cathode de se court-circuiter électriquement et force les électrons à circuler dans votre appareil électronique, lui donnant ainsi de l’énergie.

Le séparateur joue également un rôle important en matière de sécurité. Si le séparateur devient trop chaud, les pores se ferment et empêchent les ions de lithium de passer à travers. En arrêtant le transport des ions, la cellule de la batterie s’éteint, ce qui permet d’éviter d’endommager la batterie ou de provoquer un incendie.

Qu’est-ce que l’électrolyte des batteries au lithium-ion?


Le rôle de l’électrolyte dans une batterie lithium-ion est d’aider à transporter les ions lithium positifs entre l’anode et la cathode. L’électrolyte le plus courant à l’intérieur d’une batterie lithium-ion est un sel de lithium.

Comment améliorer les batteries au lithium-ion?


Il est facile de voir comment les batteries au lithium-ion ont changé notre monde, car elles sont utilisées partout. Elles durent beaucoup plus longtemps et stockent plus d’énergie que n’importe quel type de batterie précédent. Toutefois, cela ne signifie pas que les fabricants ne peuvent pas améliorer ces batteries.

Chez ce fabricant nous assemblons les batteries lithium-ion de stockage d’énergie de la plus haute qualité en utilisant des cellules conventionnelles. Bien que cette technologie actuelle soit en train de changer le monde du stockage d’énergie, nous ne nous sommes pas arrêtés là. Nous travaillons activement sur la prochaine génération de la technologie lithium-ion.

Qu’il s’agisse de développer des batteries à l’état solide qui durent plus longtemps et contiennent plus d’énergie ou de révolutionner le processus de fabrication, les équipes de R&D des fabricants sont tournées vers l’avenir du stockage de l’énergie.

Simple à l’extérieur, complexe à l’intérieur !


Une batterie lithium-ion a l’air assez simple de l’extérieur, mais lorsque vous commencez à creuser, vous trouvez de nombreux composants différents. En fin de compte, le stockage d’énergie au lithium-ion est un processus chimique qui repose sur son homonyme, le lithium-ion !

Quelles sont les applications à ces batterie lithium ion?

De nombreux constructeurs de véhicules ont remplacé les batteries au plomb par ces batteries et cela pour plusieurs raisons:

  • Ecologique
  • Masse
  • Entretien
  • Rapport masse/puissance

Les composants rares des ces batteries sont à 98% recyclable par conséquent leur impact environnemental se limite à la source d’énergie qui l’alimente.

Pour une puissance égale une batterie au plomb sera 2 à 3 fois plus lourde ce qui favorise son utilisation notamment dans les application 2 roues dont la recherche de légèreté est une question vitale.

Les batteries au lithium n’ont pas de préconisation d’entretien. Elle sont souvent équipées d’un micro-processeur qui gère les paramètres de la batterie tels que:

  • La température extérieur pour être mise en veille
  • La température de la batterie pour éviter la surchauffe
  • Les cycles de charge
  • la capacité de charge

Conclusion

La rédaction espère avoir répondu à la question Qu’est ce qu’une batterie lithium ion? Laissez-nous votre commentaire.

Les fabricants, les réparateurs, les utilisateurs, donc tous les acteurs de cette technologie sont en mouvement. Les utilisateurs éprouvent un besoin grandissant d’autonomie donc les fabricants poussent la recherche. Les réparateurs et les constructeurs s’organisent à cette évolution et préparent tous les réseaux à accueillir cette nouvelle technologie.

Mais les ressources en électricité ne seront pas suffisantes pour satisfaire les besoins donc la recherche explore d’autres pistes et les utilisateurs doivent également apprendre à réaliser des économie d’énergie. Des économies d’énergie peuvent être réalisées dans les transports mais aussi dans la culture ou dans les foyers par exemple.

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