Batteries Li-Ion

Conception des batteries Li-Ion

Les batteries Li-Ion se composent d’ une cathode, d’une anode, d’un séparateur et d’un électrolyte. La cathode peut être réalisée en différents oxydes métalliques, par exemple en oxyde de lithium cobalt(III) (LiCoO ₂ ) ou en oxyde de lithium manganèse (LiMn ₂ O ₄ ). D’autre part, l’anode est le plus souvent en graphite . Le rôle clé est joué ici par le lithium, dont les ions se déplacent entre les électrodes lors de la décharge et de la charge. L’électrolyte est généralement un liquide qui contient des sels de lithium dissous dans un mélange de solvants organiques ou un solide. L’électrolyte est souvent produit à partir de carbonate de vinylène . Les batteries lithium-ion sont constituées de plusieurs petites cellules combinées en packs. Ils sont entièrement configurables, fournissant ainsi la tension souhaitée.

Avantages et inconvénients de la technologie lithium-ion

Voyons d’abord les avantages des batteries Li-Ion.

• Densité d’énergie élevée : La technologie Li-Ion présente l’une des densités d’énergie les plus élevées, ce qui permet de stocker de grandes quantités d’énergie dans de petites batteries.
• Faible autodécharge : par rapport aux autres types de batteries, celles-ci ont un taux d’autodécharge très faible et peuvent donc stocker de l’énergie pendant une longue période sans perte de capacité significative.
• Longue durée de vie : Les batteries lithium-ion ont une longue durée de vie. La durée de vie des cellules standard varie de 300 à 1000 cycles de charge, mais certaines ont des valeurs plus élevées.
• Aucun effet mémoire : contrairement à certaines autres technologies, les batteries Li-Ion n’ont pratiquement aucun effet mémoire. En conséquence, ils n’ont pas besoin d’être complètement déchargés avant d’être reconnectés pour être chargés.
• Taux de charge : par rapport aux autres batteries populaires, les batteries lithium-ion présentent un taux de charge plus rapide, ce qui constitue un avantage majeur, en particulier pour les appareils qui consomment beaucoup d’énergie.
• Faible impact environnemental : La technologie Li-Ion est beaucoup moins nocive pour l’environnement que d’autres solutions telles que les batteries plomb-acide ou nickel-cadmium. Tout d’abord, ils ne contiennent pas de métaux lourds, dangereux pour l’environnement. De plus, moins d’énergie est gaspillée en raison de l’efficacité supérieure et de la durée plus courte du processus de charge.

Avec les caractéristiques mentionnées ci-dessus, les batteries Li-Ion sont facilement utilisées et deviennent de plus en plus courantes dans un certain nombre d’appareils de tous les jours. Malheureusement, la technologie lithium-ion présente également des inconvénients, qui limitent en quelque sorte leurs applications. Voir ci-dessous pour quelques exemples.

• Prix ​​élevé : Le coût de production des batteries Li-Ion est supérieur à celui des autres solutions, ce qui contribue à un prix de vente élevé.
• Problème de décharge profonde : Si les batteries lithium-ion sont déchargées en dessous du niveau recommandé, elles peuvent être irrémédiablement endommagées.
• Dégradation de capacité : les batteries Li-Ion perdent leur capacité avec le temps, même sans utilisation intense. Cela réduit le temps de fonctionnement des appareils qui utilisent de telles batteries.
• Sécurité d’utilisation : Les batteries lithium-ion endommagées peuvent exploser ou provoquer un incendie. Des températures extrêmement élevées ou une surcharge peuvent également entraîner de tels événements.

Malgré leurs inconvénients, les batteries lithium-ion ont un grand nombre d’applications diverses.

Où sont utilisées les batteries Li-Ion ?

La technologie Li-Ion est aujourd’hui l’une des méthodes de production les plus populaires pour les batteries. Avec leurs avantages présentés ci-dessus et leur personnalisation, ils sont facilement utilisés dans divers types d’appareils. Alors où trouver des batteries de ce type ?

Électronique grand public

Les batteries lithium-ion sont principalement utilisées dans l’électronique grand public. Vous les trouverez dans les smartphones, les ordinateurs, les téléviseurs, les ordinateurs portables, les écouteurs sans fil, les montres, les appareils photo et de nombreux autres appareils électroniques. Ils sont couramment utilisés dans les appareils mobiles d’usage quotidien en raison, entre autres, de leur haute densité d’énergie, de leur petite taille et de leur longue durée de vie.

Véhicules électriques

Les véhicules électriques et hybrides sont un groupe populaire de machines utilisant des batteries lithium-ion. Les batteries sont utilisées car elles sont plus légères que les batteries au plomb conventionnelles tout en permettant des trajets assez longs entre les charges. L’utilisation des batteries dans des véhicules à la pointe de la technologie contribue à réduire les émissions de CO ₂ à l’échappement .

Stockage d’Energie

Les systèmes de stockage d’énergie industriels et domestiques sont de plus en plus populaires pour le stockage d’énergie provenant de sources renouvelables telles que l’énergie éolienne ou solaire . Ces systèmes utilisent des batteries Li-Ion.

Outils électroportatifs

En raison de leurs hautes performances et de leur capacité de charge rapide, les batteries lithium-ion sont facilement utilisées dans la plupart des outils électriques sans fil. Vous pouvez les trouver dans des équipements tels que : meuleuses, perceuses, scies et bien d’autres.

Équipement médical

Les petites tailles de batteries Li-Ion permettent leur utilisation dans des dispositifs médicaux spécialisés. Ils sont utilisés par exemple dans les stimulateurs cardiaques, les électrocardiographes, les moniteurs de pression, les chariots médicaux et autres équipements de sauvetage. Ce ne sont là que quelques-unes des principales applications des batteries lithium-ion. Vous les trouverez également dans les systèmes utilisés pour l’approvisionnement en énergie de secours, ainsi que dans les drones et les véhicules télécommandés. Des expériences sont menées pour leur utilisation dans l’aviation.