Les batteries Li-ion sont presque partout.Ils sont utilisés dans des applications allant des téléphones portables et ordinateurs portables aux véhicules hybrides et électriques.Les batteries lithium-ion sont également de plus en plus populaires dans les applications à grande échelle telles que les alimentations sans coupure (UPS) et les systèmes de stockage d'énergie stationnaires sur batterie (BESS).
Une batterie est un appareil constitué d'une ou plusieurs cellules électrochimiques avec des connexions externes pour alimenter des appareils électriques.Lorsqu'une batterie fournit de l'énergie électrique, sa borne positive est la cathode et sa borne négative est l'anode.La borne marquée négative est la source d'électrons qui circuleront à travers un circuit électrique externe vers la borne positive.
Lorsqu'une batterie est connectée à une charge électrique externe, une réaction redox (réduction-oxydation) convertit les réactifs à haute énergie en produits à faible énergie, et la différence d'énergie libre est fournie au circuit externe sous forme d'énergie électrique.Historiquement, le terme "batterie" faisait spécifiquement référence à un appareil composé de plusieurs cellules ;cependant, l'utilisation a évolué pour inclure des dispositifs composés d'une seule cellule.
Comment fonctionne une batterie lithium-ion ?
La plupart des batteries Li-ion partagent une conception similaire consistant en une électrode positive en oxyde métallique (cathode) 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 en sel de lithium dans un solvant organique.
Pendant que la batterie se décharge et fournit un courant électrique, l'électrolyte transporte des ions lithium chargés positivement de l'anode à la cathode et vice versa à travers le séparateur.Le mouvement des ions lithium crée des électrons libres dans l'anode qui crée une charge au niveau du collecteur de courant positif.Le courant électrique circule alors du collecteur de courant à travers un appareil alimenté (téléphone portable, ordinateur, etc.) vers le collecteur de courant négatif.Le séparateur bloque le flux d'électrons à l'intérieur de la batterie.
Pendant la charge, une source d'alimentation électrique externe (le circuit de charge) applique une surtension (une tension supérieure à celle produite par la batterie, de même polarité), forçant un courant de charge à circuler dans la batterie de l'électrode positive vers l'électrode négative, c'est-à-dire dans le sens inverse d'un courant de décharge dans des conditions normales.Les ions lithium migrent ensuite de l'électrode positive vers l'électrode négative, où ils s'incrustent dans le matériau poreux de l'électrode dans un processus connu sous le nom d'intercalation.
Heure de publication : 26 juin 2022