Batterie lithium-ion

Une batterie lithium-ion (ou Li-ion) est un type de batterie rechargeable dans lequel les ions lithium passent de l'électrode négative à l'électrode positive pendant la décharge et dans le sens inverse lors de la charge. C'est l'une des versions rechargeables les plus populaires dans les appareils électroniques portables, en raison de sa densité d'énergie élevée, de son effet de mémoire réduit et de sa faible autodécharge. Ces générateurs gagnent également en popularité pour les applications militaires, les véhicules électriques à batterie et l'aérospatiale.

Les batteries au lithium ont été proposées par le chimiste britannique Stanley Whittingham, alors qu'il travaillait pour Exxon dans les années 1970. Whittingham a utilisé du sulfure de titane et du lithium métallique comme électrodes, mais dans la pratique cette batterie était difficile à produire en série. Il fallut attendre 1980 pour voir émerger un prototype économiquement viable.

L'électrode négative de la batterie rechargeable au lithium-ion d'aujourd'hui a ses origines dans le PAS, un matériau semi-conducteur découvert par Tokio Yamabe au début des années 1980. En 1991 Sony et Asahi Kasei lancèrent la première batterie commerciale au lithium-ion et en 2001, Zhonghua Lu et Jeff Dahn déposèrent un brevet pour une anode au lithium-nickel-manganèse-cobalt, qui offrait des améliorations en termes de sécurité et de densité énergétique par rapport à l'oxyde de cobalt lithium qui était largement utilisé à l'époque.

Comprendre la construction des batteries lithium-ion

Les trois principaux composants fonctionnels d'une batterie lithium-ion sont les deux électrodes et l'électrolyte. Généralement, l'électrode négative d'une cellule lithium-ion classique est fabriquée à partir de carbone. L'électrode positive est un oxyde métallique et l'électrolyte est un sel de lithium dissout dans un solvant organique.

Conseils de sécurité pour les batteries Li-ion

En cas de surchauffe ou de surcharge, les batteries Li-ion peuvent subir un emballement thermique et une rupture des cellules. Dans des cas extrêmes, cela peut entraîner une fuite, une explosion ou un incendie. Pour réduire ces risques, de nombreuses batteries lithium-ion contiennent des circuits de sécurité qui déconnectent la batterie lorsque sa tension est en dehors de la plage de sécurité.

Batterie Li-air

La batterie lithium-air (Li-air) est une cellule électrochimique métal-air qui utilise l'oxydation du lithium à l'anode et la réduction de l'oxygène à la cathode pour induire un flux de courant. L'appariement du lithium et de l'oxygène ambiant peut théoriquement conduire à des cellules électrochimiques ayant la plus grande énergie spécifique possible. Des avancées électrolytiques significatives sont cependant nécessaires pour développer une mise en œuvre commerciale.

Batterie lithium-manganèse

Comme toutes les technologies, la batterie au lithium-ion a évolué au fil des décennies, intégrant de nouvelles chimies pour différentes applications et des performances accrues. Une pile lithium-manganèse est une pile au lithium-ion qui utilise le dioxyde de manganèse (MnO2) comme matériau primaire de cathode.

Recyclage des batteries lithium-ion: enjeux et solutions

Étant donné que les batteries Li-ion contiennent moins de métaux toxiques que d'autres types de batteries, elles sont généralement classées dans la catégorie des déchets non dangereux. Les éléments de la batterie Li-ion, y compris le fer, le cuivre, le nickel et le cobalt sont considérés comme sûrs pour les incinérateurs et les sites d'enfouissement. Ces métaux peuvent être recyclés, mais l'extraction minière reste généralement moins onéreuse que le recyclage. À l'heure actuelle, on n'investit pas beaucoup dans le recyclage des batteries Li-ion en raison du coût, de la complexité et du faible rendement.