Comment fonctionnent les Batteries au Lithium? | FR
Les travaux pionniers sur la batterie au lithium ont commencé en 1912 sous G.N. Lewis, mais ce n'est qu'au début des années 1970 que les premières batteries au lithium non rechargeables sont devenues commercialement disponibles. Des tentatives de développer des batteries au lithium rechargeables ont suivi dans les années 1980 mais ont échoué en raison d'instabilités dans le lithium métallique utilisé comme matériau d'anode. (La batterie au lithium métallique utilise le lithium comme anode; Li-ion utilise du graphite comme anode et des matériaux actifs dans la cathode).
Le lithium est le métal le plus léger, a le plus grand potentiel électrochimique et fournit la plus grande énergie spécifique par poids. Les batteries rechargeables avec du lithium métallique sur l'anode pourraient fournir des densités d'énergie extraordinaires; cependant, il a été découvert au milieu des années 1980 que le cyclage produisait des dendrites indésirables sur l'anode. Ces particules de croissance pénètrent dans le séparateur et provoquent un court-circuit électrique. La température de la cellule augmenterait rapidement et approcherait le point de fusion du lithium, provoquant un emballement thermique, également connu sous le nom de "dégazage avec flamme". Un grand nombre de batteries rechargeables au lithium métallique envoyées au Japon ont été rappelées en 1991 après qu'une batterie dans un téléphone portable a libéré des gaz enflammés et a causé des brûlures au visage d'un homme.
L'instabilité inhérente du lithium métallique, en particulier pendant la charge, a déplacé la recherche vers une solution non métallique utilisant des ions lithium. En 1991, Sony a commercialisé le premier Li-ion, et aujourd'hui cette chimie est devenue la batterie la plus prometteuse et la plus rapide du marché. Bien que moins élevée en énergie spécifique que le lithium-métal, le Li-ion est sûr, à condition que les limites de tension et de courant soient respectées.
Le crédit de l'invention de la batterie à l'oxyde de lithium-cobalt devrait aller à John B. Goodenough (1922).
La clé de la supériorité de l'énergie spécifique est la haute tension de cellule de 3,60V. Les améliorations des matériaux actifs et des électrolytes ont le potentiel d'augmenter encore la densité énergétique. Les caractéristiques de charge sont bonnes et la courbe de décharge plate offre une utilisation efficace de l'énergie stockée dans un spectre de tension souhaitable et plat de 3,70–2,80V/cellule.
En 1994, le coût de fabrication de Li-ion dans la cellule cylindrique 18650 était de plus de 10 $ US et la capacité était de 1 100mAh. En 2001, le prix est tombé en dessous de 3 $ US tandis que la capacité est passée à 1 900mAh. Aujourd'hui, les cellules 18650 à haute densité énergétique fournissent plus de 3 000mAh et les coûts diminuent. La réduction des coûts, l'augmentation de l'énergie spécifique et l'absence de matériau toxique ont ouvert la voie pour faire du Li-ion la batterie universellement acceptée pour les applications portables, les industries lourdes, les trains de puissance électrique et les satellites. Le 18650 mesure 18 mm de diamètre et 65 mm de longueur.
Le Li-ion est une batterie à faible entretien, un avantage que la plupart des autres chimies ne peuvent pas revendiquer. La batterie n'a pas de mémoire et n'a pas besoin d'être exercée (décharge complète délibérée) pour la maintenir en bon état. L'autodécharge est inférieure à la moitié de celle des systèmes à base de nickel, ce qui aide aux applications de jauge de carburant. La tension de cellule nominale de 3,60 V peut alimenter directement les téléphones mobiles, les tablettes et les appareils photo numériques, offrant des simplifications et des économies de coûts par rapport aux conceptions multicellulaires. Les inconvénients sont la nécessité de circuits de protection pour éviter les abus, ainsi que le prix élevé.
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