Ce qu’il faut savoir sur les batteries lithium-ion

 

Les batteries lithium-ion font partie intégrante de notre quotidien. Présentes dans de nombreuses industries, de l’électronique grand public aux véhicules électriques, les batteries lithium-ion sont devenues la technologie de référence. Elles offrent une multitude d’avantages, notamment une haute densité énergétique. Au vu de l’enjeu stratégique du stockage de l’énergie, les batteries lithium-ion continuent d’être un sujet de recherche à travers le monde.

 

Comment fonctionne une batterie lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion transforment l’énergie chimique en énergie électrique. Elles stockent et accumulent l’énergie électrique pour ensuite la restituer. 

Une batterie lithium-ion est constituée d’un assemblage de cellules reliées entre elles. 

Ces cellules sont composées de quatre éléments principaux : d’une électrode positive (cathode) et d’une électrode négative (anode) immergées dans un liquide conducteur (électrolyte) et d’un séparateur qui maintient à distance les électrodes. 

Les batteries lithium-ion libèrent de l’électricité par échange réversible des ions lithium entre l’anode et la cathode. Le lithium tient un rôle central. En effet, son atome a la capacité de céder facilement un électron. Ce dernier devient un ion, ce qui explique le terme lithium-ion. 

Lorsque la batterie se décharge, cela entraîne un déplacement des électrons. Ils passent ainsi de l’anode à la cathode par le circuit externe. En ce qui concerne les ions lithium chargés positivement, ils quittent l’anode pour la cathode, attirés par les charges négatives des électrons. Cet échange constitue un courant qui alimente les appareils électriques.

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Les batteries lithium-ion sont aussi équipées d’un BMS (Battery Management System). C’est un composant essentiel qui a pour rôle principal d’assurer le fonctionnement de la batterie dans la gamme de puissance et de tension souhaitée. Il assure donc la sécurité de la batterie et optimise sa durée de vie.

Pour en savoir plus : Le rôle du BMS de la batterie lithium-ion

 

Les avantages des batteries lithium-ion

Puissantes, légères et compactes, les batteries lithium-ion prédominent le marché mondial de l’énergie. Les batteries lithium-ion se sont sans cesse améliorées depuis leur première commercialisation en 1991 par Sony. Des progrès ont été effectués notamment sur le choix des matériaux qui ont permis de doubler leur densité énergétique.

 

Densité énergétique élevée

En matière de performance, les batteries lithium-ion concentrent plus d’énergie que les autres types de batteries. Elles ont la capacité de stocker 3 à 4 fois plus d’énergie par unité de masse que les autres technologies, ce qui impacte de manière significative leur autonomie. 

 

Légèreté

En plus de leur densité énergétique élevée, le lithium confère aux batteries une légèreté accrue. Les batteries lithium-ion sont trois fois plus légères que les batteries au plomb. Elles sont donc utilisées dans tous les systèmes mobiles tels que les drones et l’outillage qui nécessitent des batteries légères et compactes.

 

Faible taux d’auto-décharge

Contrairement à d’autres technologies, le lithium-ion n’est pas affecté par l’effet-mémoire. Ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’attendre la décharge complète de la batterie pour la recharger. Avec cette technologie, 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. 

 

Longue durée de vie

Outre leurs avantages en termes de densité d’énergie et de performance, les batteries lithium-ion se distinguent par leur longue durée de vie. Elles sont conçues pour supporter de nombreux cycles de charge-décharge. 

Le BMS intervient ici également, contribuant à prolonger la durée de vie des batteries en surveillant la tension, la température et le courant. Grâce à cette gestion intelligente des cycles de charge-décharge, l’usure prématurée de la batterie est minimisée. En revanche, leur longévité dépend grandement de leur qualité de fabrication. 

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L’entretien des batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion ont l’avantage de nécessiter peu d’entretien. Cependant, quelques bonnes pratiques sont à adopter pour optimiser leur durée de vie.

Pour en savoir plus : Entretenir ses batteries lithium-ion

 

La seconde vie des batteries lithium-ion

Certaines batteries lithium-ion peuvent être réutilisées. Après avoir alimenté les véhicules électriques, ces batteries peuvent trouver leur place auprès d’applications telles que le stockage d’énergie stationnaire. Même si elles possèdent encore 70% de leur capacité, elles ne permettent plus une autonomie suffisante. Cette approche, non seulement prolonge l’utilité des batteries lithium-ion, mais présente également des avantages. En favorisant la réutilisation plutôt que le recyclage immédiat, elle contribue à une gestion plus efficace des ressources, réduisant ainsi l’empreinte environnementale des batteries.