Ce qu’il faut savoir sur les batteries Lithium-ion
Les batteries au lithium font partie intégrante de notre quotidien. Présente dans la plupart des appareils électroniques portables ou dans les véhicules électriques et notamment les vélos électriques, la batterie au lithium offre de nombreux avantages et tend de plus en plus à remplacer les batteries au Nickel-Cadmium ou au plomb.
Le stockage d’énergie constitue un enjeu mondial majeur de ce XXIe Siècle.
Principe de la batterie lithium-ion
Les batteries au lithium-ion transforment l’énergie chimique en énergie électrique. Une batterie peut stocker et accumuler l’énergie électrique pour la restituer.
Composé d’une électrode positive (cathode) et d’une électrode négative (anode), ces batteries libèrent de l’électricité par échange réversible des ions lithium entre ces deux électrodes. Le lithium a la capacité de céder facilement un électron. Ce dernier devient un ion, ce qui explique le terme lithium-ion. Lorsque la batterie est branchée sur un appareil électrique, cela entraîne un déplacement des électrons. Les électrons passent ainsi de l’anode à la cathode par le circuit externe. Concernant les ions de Lithium chargés positivement, ils quittent l’anode pour la cathode, attirés par les charges négatives des électrons.
Une batterie lithium-ion concentre plus d’énergie que les autres types de batteries. Ces batteries ne doivent en conséquent pas être trop « surchargées » et trop monter en température. Le rôle du BMS (Battery Management System) est de faire en sorte que la batterie fonctionne dans la gamme de puissance et de tension souhaitée.
La réputation des batteries au lithium-ion a souffert des cas d’échauffement de certaines d’entre elles comme pour le smartphone Samsung Note 7 en 2016. Le problème des batteries de smartphone n’est pas provoqué par le lithium en lui-même mais par la course à l’innovation mené par les constructeurs téléphoniques. Les exigences en matière d’innovation ont conduit à réduire considérablement les tailles des batteries entraînant un court-circuit à l’intérieur des batteries. Les contraintes imposées à ces batteries sont en cause et non la technologie lithium.
Avantages des batteries Li-ion
Puissantes, légères, compactes et efficaces, les batteries Li-ion prédominent aujourd’hui le marché mondial de l’énergie. Les batteries lithium-ion se sont sans cesse améliorées depuis leur première commercialisation en 1991 par Sony. Les progrès, notamment sur le choix des matériaux, ont permis de doubler la densité énergétique des batteries Lithium-ion.
En matière de performances, les batteries lithium sont celles qui peuvent à l’heure actuelle stocker le plus d’énergie par unité de masse ou par unité de volume. Elles ont la capacité de stocker 3 à 4 fois plus d’énergie que les autres batteries, impactant de manière significative son autonomie. De plus ce type de batterie ne se trouve pas affecté par l’effet-mémoire. Il n’est donc pas nécessaire d’attendre la décharge complète de la batterie pour la recharger. Avec le lithium-ion, le risque d’auto-décharge a considérablement été réduit, autrement dit, elles restent opérationnelles même si elles ne sont pas utilisées pendant un certain temps.
Trois fois plus légères que les batteries au plomb, les batteries lithium sont utilisées dans tous les systèmes mobiles comment dans l’outillage ou les drones par exemple car sa densité énergétique élevée permet de fabriquer des batteries très compactes.
