Batteries au lithium : le développement d’un miracle technique

Une pile bouton, ou pile de montre, est une petite pile électrique, généralement de forme cylindrique et de dimensions semblables à un bouton. Les batteries, piles lithium-ion : on les trouve dans presque tous les appareils de technologie, les smartphones, les ordinateurs portables, les télécommandes ou, depuis quelques années, dans les voitures électriques.

Puissants, petits et durables, les batteries et piles lithium-ion ont bien servis depuis le début des années 1990. Leur inventeur ? Le physicien John B. Goodenough. Même à un âge avancé, il a obtenu un autre succès révolutionnaire avec la technologie à base de lithium. De nos jours, une powerbank est un accessoire indispensable pour votre smartphone, tablette et même votre ordinateur portable. Mais de quelle capacité et de quelle puissance votre future powerbank a-t-elle besoin ?

L’inventeur de la pile au lithium réussit un nouveau coup d’état

Les piles au lithium sont des piles primaires dont l’anode est en lithium ou en composé de lithium1. Elles ne sont pas rechargeables, contrairement aux accumulateurs lithium-ion. En fonction de leur conception et des matériaux utilisés, leur tension délivrée varie de 1,5 à 3,6 V, soit plus du double de celle délivrée par les piles salines et alcalines. Elles sont utilisées dans un certain nombre d’appareils électroniques et répandues dans l’industrie. Elles sont de plus en plus remplacées par les accumulateurs ion-lithium. . Il y a maintenant près de 40 ans que le physicien américain John B. Goodenough et son équipe de l’université d’Oxford ont produit la première batterie lithium-ion fonctionnelle. Mais au lieu de le considérer comme sa plus grande réussite et de prendre sa retraite, ce scientifique de 94 ans a continué à travailler sur cette technologie et a réalisé une nouvelle percée : la pile au lithium-ion.

Le groupe de recherche qu’il dirige à l’université du Texas utilise désormais un électrolyte solide plutôt que liquide pour déplacer les ions lithium entre la cathode et l’anode. Ce solide peut être du sodium, par exemple. Cela augmente considérablement la densité d’énergie et la cellule peut stocker beaucoup plus de charge électrique dans le même espace.

Des branches entières de l’industrie profiteront probablement de ce nouveau développement. Tout d’abord, l’industrie de la voiture électrique, qui pourra construire des voitures avec une plus grande autonomie. En outre, la durée de fonctionnement des batteries des smartphones et des ordinateurs portables serait également considérablement prolongée, ce qui est une très bonne nouvelle pour de nombreux utilisateurs.

Quiconque pense aujourd’hui que plus de performance signifie automatiquement des coûts d’acquisition plus élevés se trompe. Car le prix par rapport à la batterie lithium-ion classique restera probablement le même, voire diminuera. Comme le sodium, qui agit comme un conducteur sous forme de solide, est essentiellement un sel simple, qui se trouve beaucoup plus souvent sur terre que le lithium, les coûts de production baisseraient rapidement.

Mais avant que les magasins d’électronique grand public ne proposent enfin la batterie dans leur assortiment : la cellule lithium-ion n’a été brevetée que récemment. Bien que son efficacité ait déjà été prouvée, il faudra encore une période indéfinie avant que la pile puisse être effectivement installée dans des appareils électroniques ou puisse être achetée avec la même facilité que la batterie lithium-ion.

La batterie au lithium-ion : un bref aperçu historique

Pour comprendre ce qui rend la batterie lithium-ion si révolutionnaire, revenons aux origines. L’histoire de la batterie commence à Munich dans les années 1970. À l’Université technique qui y est située, une équipe de chercheurs a étudié le fonctionnement des piles au lithium et a ainsi posé les bases du développement de la pile au lithium. Après la publication des résultats de la recherche, il s’est écoulé un certain temps avant qu’environ 10 ans plus tard, au début des années 80, la première batterie au dioxyde de cobalt lithium fonctionnelle soit mise au point à l’université d’Oxford. John B. Goodenough, aujourd’hui considéré comme le père de la technologie du lithium, dirigeait alors l’équipe à succès.

En conséquence, le projet de technologie lithium-ion a de nouveau été suspendu, car il n’y avait pas de demande commerciale. Les recherches sont terminées pour l’instant, mais le marché n’est pas encore conscient des énormes possibilités qui résulteront de l’utilisation de la batterie lithium-ion.

La première batterie au lithium-ion sur le marché allemand a été utilisée en 1991 dans la caméra vidéo CCD TR1 de la marque japonaise Sony. A cette époque, la batterie avait une capacité de 1.200mAh. À titre de comparaison : les appareils actuels ont jusqu’à 6.900mAh.

Le dioxyde Manganèse de formule MnO2, le dioxyde de Manganèse est un oxyde qui se forme lors de l’oxydation du Manganèse métallique à l’air libre. 

À quoi sert actuellement la batterie au lithium-ion ?

Nombreuse sont les différent types du batterie comme le lithium panasonic, Panasonic travaille à la réduction de ses émissions de CO2 et de gaz à … ainsi que les produits de stockage d’énergie, comme les batteries Lithium-Ion.  il y a aussi le pile bouton, les piles bouton alcalins – 1.5V – Les plus courantes et populaires des piles boutons. les piles boutons zinc/air – 1.4V – Ce sont les piles auditives. les piles boutons oxyde d argent – 1.55V – Principalement conçut comme piles de montre.

Actuellement, la batterie lithium-ion est utilisée dans divers appareils mobiles et est donc familière à la plupart des utilisateurs. Il fait partie intégrante des smartphones, tablettes, appareils photo, ordinateurs portables et blocs-notes. En outre, on trouve des piles au lithium dans les appareils portables de stockage d’énergie, appelés “banques d’énergie”. Le petit fournisseur d’énergie convient également à d’autres technologies, comme dans l’industrie de la voiture électrique, où il est installé dans les voitures électriques, les véhicules hybrides et les fauteuils roulants électriques. Les outils électroniques tels que les tournevis sans fil bénéficient également des performances de la batterie lithium-ion.

Les avantages d’une batterie au lithium-ion par rapport aux autres batteries. 

Il existe différentes gammes de piles alcalines adaptées à chaque type d’appareil. Les fabricants modifient la recette jouant sur les ingrédients de la pile. On obtient ainsi des piles qui sont plutôt adaptées à des décharges lentes qui ont de grosse capacité et d’autres qui sont plus adaptées à des décharges rapides et elles ont beaucoup plus de puissance.
Donc pour choisir les piles les mieux adaptées à vos appareils, lisez bien les indications.

Environnement et durabilité :

L’utilisation de piles au lithium dans les systèmes photovoltaïques :

Pour un stockage efficace de l’électricité, les batteries lithium-ion sont également utilisées dans les systèmes photovoltaïques depuis un certain temps. Par rapport à la précédente batterie au plomb, elles ont une densité énergétique plus élevée, associée à un faible poids mort. L’effet de mémoire manquant est également un avantage dans ce cas.

Bien que la batterie lithium-ion soit plus chère à l’achat pour un système photovoltaïque, elle survivra à un plus grand nombre de cycles de charge que la batterie au plomb.

Les batteries lithium-ion sont également dotées d’un système de gestion de la batterie dans de nombreux cas, qui empêche la décharge profonde et la surchauffe. Cela garantit que les piles restent fonctionnelles pendant longtemps. 

En ce qui concerne la longévité, il convient de souligner l’immense performance de la batterie : une batterie lithium-ion dans un système photovoltaïque peut stocker l’électricité produite pendant une période pouvant aller jusqu’à 20 ans. Cela profite à la fois à vos coûts énergétiques et à l’environnement et compense les coûts d’acquisition plus élevés à long terme. Les piles au lithium ont également l’avantage d’être très légères par contre leur coût de fabrication les rendent plus chères.

Quel est l’avenir des batteries lithium-ion ?

Les piles salines et alcalines ont une tension nominale de 1,5 V environ, tandis que celle des piles au lithium est de 3,6 V environ. La marche triomphale de la batterie au lithium est loin d’être terminée. Après que la batterie soit devenue plus puissante ces dernières années et qu’elle soit devenue indispensable en raison de l’essor de l’industrie mobile, la recherche se poursuivra. Pour s’adapter à l’air du temps, la batterie doit être rendue encore plus puissante, encore plus petite, encore plus infaillible.

C’est un fait qu’il n’y a pas de concurrence en vue pour la batterie au lithium, c’est pourquoi la technologie continuera à nous accompagner pendant plusieurs années à l’avenir.

On appelle pile alcaline un type de pile électrique primaire dont l’électrolyte est alcalin. Les modèles les plus courants sont la pile alcaline zinc-dioxyde de manganèse (Zn-MnO2), et la pile alcaline lithium-dioxyde de manganèse (Li-MnO2). La pile alcaline a remplacé la pile saline (dite Pile Leclanché) dans l’usage domestique.