Le lithium, des performances remarquables

12 avril 2022

 

Le lithium est surnommé le « nouvel or blanc » en raison de son rôle clé dans la fabrication des batteries lithium-ion.  Le lithium possède une grande réactivité et un haut potentiel électrochimique qui sont à l’origine de ses performances électriques exceptionnelles.

Le lithium détient un rôle majeur dans le fonctionnement des appareils électroniques. Il s’est imposé depuis les années 90, en constituant une véritable révolution et en devenant indispensable dans de nombreux secteurs. En effet, depuis la première commercialisation de la batterie lithium-ion, les performances et la sécurité de celles-ci n’ont cessé d’accroître avec des coûts de production réduits, s’adaptant à une course à l’énergie permanente. Elles ont su répondre à des exigences de plus en plus élevées. Une augmentation de l’autonomie ainsi qu’une meilleure densité énergétique ont ouvert la voie à de nouveaux marchés de masse tels que le stockage d’énergie et les nouvelles mobilités électriques. 

Ces technologies permettant de se passer des énergies fossiles subissent alors un essor considérable, dans le cadre de la transition énergétique en cours. « L’enjeu du lithium, c’est de pouvoir baisser nos émissions de gaz à effet de serre et de passer à l’électrique, ou au tout-électrique », Barbara Pompili, ministre de la Transition écologique.

L’ascension du lithium s’accélère, mais sa présence est relativement abondante dans l’écorce terrestre avec de nombreuses concentrations de réserves. Le lithium n’est donc pas un métal rare. Selon les estimations, les ressources terrestres permettraient de fabriquer des batteries lithium durant de nombreuses années. Ce qui explique son caractère attractif.

 

Comment les propriétés du lithium ont permis la création de batteries aussi performantes ?

Commercialisées pour la première fois par Sony en 1991, les batteries lithium-ion ont révolutionné le fonctionnement des appareils électroniques. En 2019, le Prix Nobel de chimie a récompensé les inventeurs de la batterie lithium-ion. Ils ont chacun réalisé des avancées décisives dans la recherche de la batterie lithium qui ont permis leur commercialisation et permettant ce développement révolutionnaire.

Comment fonctionne une batterie ?

Une batterie lithium-ion est un dispositif électrochimique qui permet de convertir de l’énergie chimique en énergie électrique. Grâce à trois composants : une électrode positive (cathode), une électrode négative (anode) et un électrolyte. Cette adéquation permet de produire l’énergie électrique.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement des batteries : Ce qu’il faut savoir sur les batteries Lithium-ion

Alors pourquoi le lithium s’est autant imposé ?

Il est le troisième élément sur le tableau périodique de Mendeleiev, connu pour son potentiel d’oxydoréduction. La chimie du lithium est principalement ionique. L’atome de lithium compte trois protons, trois électrons et un électron unique situé sur son orbite externe. Celui-ci a tendance à s’échapper facilement. C’est en raison de ce potentiel électrochimique que le lithium est utilisé dans les batteries. Couplé à sa légèreté, le lithium permet de fabriquer des batteries peu volumineuses, légères et en capacité de stocker une grande quantité d’énergie. On recherche effectivement, la plus grande quantité d’énergie pour une masse faible.

Le lithium comme tous les alcalins est un métal qui est réactif dans l’air et dans l’eau, c’est pour cette raison qu’il est peu stable. Il a fallu de nombreuses années de recherche pour mettre au point des batteries lithium-ion sécurisées et stables.

Concernant les performances des batteries lithium-ion, elles sont aujourd’hui en capacité de stocker le maximum d’énergie. Depuis les années 90, elles sont portées par une dynamique d’amélioration constante, la densité énergétique des batteries lithium-ion a doublé. C’est la meilleure technologie sur le marché.

 

Les avantages des batteries lithium-ion

Le lithium possède donc une très forte densité énergétique, se traduisant par des batteries plus légères et offrant une grande autonomie. Les batteries lithium-ion permettent de stocker trois à quatre fois plus d’énergie que les autres technologies de batteries. Elles ont également un grand atout, elles ne sont pas affectées par l’effet mémoire, il n’est donc pas nécessaire d’attendre la décharge complète de la batterie lithium-ion pour la recharger. Elles acceptent aussi de nombreux cycles de charge-décharge et la recharge se fait rapidement.