Que sont les batteries lithium-ion, de quoi sont-elles constituées et quels sont leurs avantages par rapport aux autres technologies de stockage par batteries ?
Proposées pour la première fois dans les années 1970 et produites commercialement par Sony en 1991, les batteries au lithium sont désormais utilisées dans les téléphones portables, les avions et les voitures.Malgré plusieurs avantages qui leur ont permis de connaître un succès croissant dans le secteur de l’énergie, les batteries lithium-ion présentent certains inconvénients et constituent un sujet qui suscite de nombreuses discussions.
Mais que sont exactement les batteries au lithium et comment fonctionnent-elles ?
De quoi sont faites les batteries au lithium ?
Une batterie au lithium est composée de quatre composants clés.Il possède la cathode, qui détermine la capacité et la tension de la batterie et est la source des ions lithium.L'anode permet au courant électrique de circuler dans un circuit externe et lorsque la batterie est chargée, les ions lithium sont stockés dans l'anode.
L'électrolyte est formé de sels, de solvants et d'additifs et sert de conduit aux ions lithium entre la cathode et l'anode.Enfin, il y a le séparateur, la barrière physique qui sépare la cathode et l'anode.
Avantages et inconvénients des batteries au lithium
Les batteries au lithium ont une densité énergétique beaucoup plus élevée que les autres batteries.Elles peuvent avoir jusqu'à 150 wattheures (WH) d'énergie par kilogramme (kg), par rapport aux batteries nickel-hydrure métallique à 60-70WH/kg et à celles au plomb à 25WH/kg.
Elles ont également un taux de décharge inférieur aux autres, perdant environ 5 % de leur charge en un mois par rapport aux batteries nickel-cadmium (NiMH) qui perdent 20 % en un mois.
Cependant, les batteries au lithium contiennent également un électrolyte inflammable qui peut provoquer des incendies à petite échelle.C'est ce qui a provoqué les fameuses combustions du smartphone Samsung Note 7, qui ont contraint Samsung à abandonner la production etperdre 26 milliards de dollars en valeur marchande.Il convient de noter que cela n’est pas arrivé aux batteries au lithium à grande échelle.
Les batteries lithium-ion sont également plus coûteuses à produire, car elles peuvent coûter près de 40 % de plus à produire que les batteries nickel-cadmium.
Concurrents
Le lithium-ion est confronté à la concurrence d’un certain nombre de technologies de batteries alternatives, dont la plupart sont en phase de développement.Les batteries alimentées à l’eau salée constituent une de ces alternatives.
En cours de développement par Aquion Energy, ils sont formés d'eau salée, d'oxyde de manganèse et de coton pour créer quelque chose qui est fabriqué à l'aide de « matériaux abondants et non toxiques et de techniques de fabrication modernes à faible coût ».Pour cette raison, ce sont les seules batteries au monde à être certifiées du berceau au berceau.
Semblable à la technologie d'Aquion, la « batterie bleue » d'AquaBattery utilise un mélange de sel et d'eau douce circulant à travers des membranes pour stocker l'énergie.D'autres types de batteries potentiels incluent les batteries alimentées par l'urine du Bristol Robotics Laboratory et la batterie lithium-ion de l'Université de Californie Riverside qui utilise du sable plutôt que du graphite pour l'anode, conduisant à une batterie trois fois plus puissante que la norme industrielle.
Heure de publication : 31 octobre 2022