Le Li-ion est une batterie nécessitant peu d'entretien, un avantage que la plupart des autres produits chimiques ne peuvent revendiquer.La batterie n'a pas de mémoire et n'a pas besoin d'exercice (décharge complète délibérée) pour la maintenir en bon état.L'autodécharge est inférieure de moitié à celle des systèmes à base de nickel, ce qui facilite les applications de jauge de carburant.La tension de cellule nominale de 3,60 V peut alimenter directement les téléphones portables, les tablettes et les appareils photo numériques, offrant des simplifications et des réductions de coûts par rapport aux conceptions multi-cellules.Les inconvénients sont le besoin de circuits de protection pour éviter les abus, ainsi que le prix élevé.
Types de batteries lithium-ion
La figure 1 illustre le processus.
Le Li-ion est une batterie nécessitant peu d'entretien, un avantage que la plupart des autres produits chimiques ne peuvent revendiquer.La batterie n'a pas de mémoire et n'a pas besoin d'exercice (décharge complète délibérée) pour la maintenir en bon état.L'autodécharge est inférieure de moitié à celle des systèmes à base de nickel, ce qui facilite les applications de jauge de carburant.La tension de cellule nominale de 3,60 V peut alimenter directement les téléphones portables, les tablettes et les appareils photo numériques, offrant des simplifications et des réductions de coûts par rapport aux conceptions multi-cellules.Les inconvénients sont le besoin de circuits de protection pour éviter les abus, ainsi que le prix élevé.
La batterie lithium-ion d'origine de Sony utilisait du coke comme anode (produit du charbon).Depuis 1997, la plupart des fabricants de Li ion, y compris Sony, sont passés au graphite pour atteindre une courbe de décharge plus plate.Le graphite est une forme de carbone qui a une stabilité de cycle à long terme et est utilisé dans les crayons à mine.C'est le matériau carboné le plus courant, suivi des carbones durs et mous.Les carbones nanotubes n'ont pas encore trouvé d'utilisation commerciale dans le Li-ion car ils ont tendance à s'emmêler et à affecter les performances.Un futur matériau qui promet d'améliorer les performances du Li-ion est le graphène.
La figure 2 illustre la courbe de décharge de tension d'un Li-ion moderne avec une anode en graphite et la première version à coke.
Plusieurs additifs ont été essayés, y compris des alliages à base de silicium, pour améliorer les performances de l'anode en graphite.Il faut six atomes de carbone (graphite) pour se lier à un seul ion lithium ;un seul atome de silicium peut se lier à quatre ions lithium.Cela signifie que l'anode en silicium pourrait théoriquement stocker plus de 10 fois l'énergie du graphite, mais la dilatation de l'anode pendant la charge est un problème.Les anodes en silicone pur ne sont donc pas pratiques et seulement 3 à 5% de silicium sont généralement ajoutés à l'anode d'une base de silicium pour obtenir une bonne durée de vie.
L'utilisation de titanate de lithium nanostructuré comme additif d'anode présente une durée de vie prometteuse, de bonnes capacités de charge, d'excellentes performances à basse température et une sécurité supérieure, mais l'énergie spécifique est faible et le coût est élevé.
Expérimenter avec des matériaux de cathode et d'anode permet aux fabricants de renforcer les qualités intrinsèques, mais une amélioration peut en compromettre une autre.La soi-disant "Energy Cell" optimise l'énergie spécifique (capacité) pour atteindre de longues durées d'exécution mais à une puissance spécifique inférieure;la « Power Cell » offre une puissance spécifique exceptionnelle mais à moindre capacité.La « cellule hybride » est un compromis et offre un peu des deux.
Les fabricants peuvent atteindre une énergie spécifique élevée et un faible coût relativement facilement en ajoutant du nickel au lieu du cobalt plus cher, mais cela rend la cellule moins stable.Alors qu'une start-up peut se concentrer sur une énergie spécifique élevée et un prix bas pour être rapidement acceptée par le marché, la sécurité et la durabilité ne peuvent être compromises.Les fabricants réputés accordent une grande intégrité à la sécurité et à la longévité.
La plupart des batteries Li-ion partagent une conception similaire consistant en une électrode positive en oxyde métallique (cathode) qui est enduite sur un collecteur de courant en aluminium, une électrode négative (anode) en carbone/graphite enduite sur un collecteur de courant en cuivre, un séparateur et un électrolyte à base de sel de lithium dans un solvant organique.Plus d'informations, veuillez consulter teda battery.com.
Le tableau 3 résume les avantages et les limites du Li-ion.
Heure de publication : 26 juin 2022