Que sont les batteries au lithium et comment fonctionnent-elles ?

Que sont les batteries lithium-ion, de quoi sont-elles constituées et quels sont les avantages par rapport aux autres technologies de stockage sur batterie ?

Proposées pour la première fois dans les années 1970 et commercialisées par Sony en 1991, les batteries au lithium sont désormais utilisées dans les téléphones portables, les avions et les voitures.Malgré plusieurs avantages qui les ont conduits à un succès croissant dans l'industrie 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 formée de quatre composants clés.Il a 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, des 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 d'énergie beaucoup plus élevée que les autres batteries.Ils peuvent avoir jusqu'à 150 wattheures (WH) d'énergie par kilogramme (kg), par rapport aux batteries nickel-hydrure métallique à 60-70WH/kg et celles au plomb à 25WH/kg.

Elles ont également un taux de décharge plus faible que les autres, perdant environ 5 % de leur charge en un mois par rapport à une batterie au nickel-cadmium (NiMH) qui perd 20 % en un mois.

Cependant, les batteries au lithium contiennent également un électrolyte inflammable qui peut provoquer des incendies de batterie à petite échelle.C'est ce qui a causé les infâmes combustions du smartphone Samsung Note 7, qui ont forcé Samsung àproduction de ferrailleet perdre 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 chères à produire, car elles peuventcoûte presque40% de plus à produire que les batteries nickel-cadmium.

Concurrents

Le lithium-ion est concurrencé parun certain nombre de technologies de batteries alternatives,dont la plupart sont en phase de développement.Une de ces alternatives est les batteries alimentées en eau salée.

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 certifiées cradle-to-cradle.

Semblable à la technologie d'Aquion,La "Blue Battery" d'AquaBattery utilise un mélange de sel et d'eau doucetraversant les membranes pour stocker l'énergie.D'autres types de batteries potentiels incluent les batteries alimentées par l'urine du Bristol Robotics Laboratory etUniversité de Californie Riversidebatterie lithium-ion qui utilise du sable plutôt que du graphite pour l'anode, ce qui donne une batterie trois fois plus puissante que la norme de l'industrie.