Étape 5: Faits sur le lithium-ion :
La batterie lithium-ion
Travail de pionnier avec la batterie au lithium a débuté en 1912 sous G.N. Lewis, mais ce n’est que le début des années 1970, lorsque les premières batteries au lithium non rechargeable est devenus disponibles dans le commerce. lithium est le plus léger des métaux, a le plus grand potentiel électrochimique et fournit la plus grande densité d’énergie pour le poids.
Tentatives de développer des batteries rechargeables au lithium a échoué en raison de problèmes de sécurité. En raison de l’instabilité inhérente des batteries au lithium métal, surtout pendant la charge, recherche décalé à une batterie au lithium non métalliques à l’aide d’ions lithium. Bien que légèrement inférieure à la densité d’énergie à pile au lithium métal, lithium-ion est sans danger, pourvu que certaines précautions sont respectées lorsque le chargement et le déchargement. En 1991, la société Sony a commercialisé la première batterie au lithium-ion. Autres fabricants emboîté le pas.
La densité d’énergie de lithium-ion est généralement deux fois celle de la norme nickel-cadmium. Il est possible pour les densités d’énergie plus élevées. Les caractéristiques de charge sont raisonnablement bonnes et se comportent de la même façon au nickel-cadmium en termes de décharge. La haute tension de 3,6 volts permet des conceptions de pack batterie avec une cellule unique. La plupart des téléphones mobiles d’aujourd'hui fonctionne sur une seule cellule. Un pack de base nickel nécessiterait trois cellules de 1,2 volts montés en série.
Lithium-ion est une batterie sans entretien, un avantage que la plupart des autres propriétés chimiques ne peuvent prétendre. Il n’y a pas de mémoire et aucun vélo régulier n’est nécessaire pour prolonger la vie de la batterie. En outre, l’auto-décharge est moins de la moitié par rapport au nickel-cadmium, rendant au lithium-ion bien adapté pour des applications de jauge carburant moderne. les cellules au lithium-ion nuire peu alors disposé.
Malgré ses avantages globaux, au lithium-ion a ses inconvénients. Il est fragile et nécessite un circuit de protection pour maintenir un fonctionnement sûr. Intégré dans chaque pack, le circuit de protection limite la tension de crête de chaque cellule pendant la charge et empêche une chute trop faible sur la décharge de la tension de la cellule. En outre, la température de la cellule est contrôlée afin d’éviter des températures extrêmes. Le maximum de charge et décharge actuelle sur les emballages, la plupart sont est limitée à entre 1 et 2 C. Ces mesures en place, la possibilité de lithium métallique qui se produisent en raison de la surcharge d’électrodéposition est pratiquement éliminée.
Le vieillissement est un sujet de préoccupation avec la plupart des batteries au lithium-ion et beaucoup de fabricants de garder le silence sur cette question. Une détérioration de la capacité est perceptible après un an, si la batterie est en cours d’utilisation ou non. La pile n’est fréquemment pas après deux ou trois ans. Il est à noter que les autres chimies ont aussi des effets dégénératifs liés à l’âge. Cela est particulièrement vrai pour le nickel-métal-hydrure si exposé à des températures ambiantes élevées. Dans le même temps, au lithium-ion est connu pour avoir servi pendant cinq ans dans certaines applications.
Les fabricants sont en constante amélioration au lithium-ion. Les combinaisons de produits chimiques nouveaux et améliorés sont introduits tous les six mois ou plus. Avec ces progrès rapides, il est difficile d’évaluer la façon dont la pile révisée vieillira.
Stockage dans un endroit frais et ralentit le processus de vieillissement de lithium-ion (et autres chimies). Les fabricants recommandent des températures de conservation de 15∞C (59∞F). En outre, la batterie doit être partiellement chargée pendant le stockage. Le fabricant recommande une charge de 40 %.
La batterie lithium-ion plus économique en termes de rapport coût en énergie est la 18650 cylindriques (la taille est de 18 mm x 65.2 mm). Cette cellule est utilisée pour l’informatique mobile et d’autres applications qui n’exigent pas de géométrie ultra mince. S’il faut un pack slim, la cellule prismatique au lithium-ion est le meilleur choix. Ces cellules entrent à un coût plus élevé en termes d’énergie stockée.
Avantages
ï haute densité d’énergie - potentielle pour encore de plus grandes capacités.
ï n’a pas prolongé d’amorçage lorsque de nouveaux. Une charge régulière est tout ce qu’il faut.
ï relativement faible auto-décharge - auto-décharge est moins de la moitié celle des batteries à base de nickel.
ï bas entretien - aucune décharge périodique est nécessaire ; Il n’y a pas de mémoire.
ï les cellules spécialisées peuvent fournir le courant très élevé aux applications telles que des machines-outils.
Limites
ï nécessite protection circuit pour maintenir la tension et le courant dans des limites sûres.
ï sous réserve de vieillissement, même si pas en service - stockage dans un endroit frais 40 % frais réduit l’effet du vieillissement.
ï les restrictions de transport - expédition de plus grandes quantités peut-être être soumis à un contrôle réglementaire. Cette restriction ne s’applique pas aux piles de bagages personnels.
ï cher à fabriquer - environ 40 pour cent supérieur au coût nickel-cadmium.
ï n’est pas complètement mature - métaux et produits chimiques changent en permanence.
La batterie lithium-polymère
Le lithium-polymère se différencie des systèmes de batteries conventionnelles dans le type de l’électrolyte utilisé. La conception originale, qui remonte aux années 1970, utilise un électrolyte polymère solide sec. Cet électrolyte ressemble à un film semblable à du plastique qui ne conduit pas l’électricité mais permet un échange d’ions (atomes chargés électriquement ou groupes d’atomes). L’électrolyte polymère remplace le traditionnel séparateur poreux, ce qui est imbibé d’électrolyte.
La conception de polymère sec propose des simplifications en ce qui concerne la fabrication, de robustesse, de sécurité et de géométrie de profil mince. Avec une épaisseur de cellules mesurant aussi peu qu’un millimètre (0,039 pouces), les concepteurs de matériel sont laissés à leur propre imagination en termes de forme, de forme et de taille.
Malheureusement, le lithium-polymère sec souffre d’une faible conductivité. La résistance interne est trop élevée et ne peut pas livrer les éclats de courants nécessaires pour alimenter les appareils de communication moderne et tourner les disques durs de l’équipement informatique mobile. Chauffage de la cellule à 60∞C (140∞F) et plus élevé augmente la conductivité, une exigence qui n’est pas adaptée pour les applications portables.
Pour transiger, certains électrolyte gélifié a été ajouté. Les cellules commerciales, utilisez un séparateur / membrane électrolyte préparé de la même traditionnel polyéthylène poreux ou séparateur en polypropylène rempli avec un polymère, qui gélifie sur remplissage avec l’électrolyte liquide. Cellules commerciales au lithium-ion polymère sont donc très semblables dans la chimie et des matériaux à leurs homologues à électrolyte liquide.
Lithium-ion-polymère n’a pas pris sur aussi rapidement que certains analystes avaient prévu. Sa supériorité par rapport aux autres systèmes et les coûts de fabrication faible n’a pas été réalisée. Aucune amélioration en gains de capacité n’est atteints - en fait, la capacité est légèrement inférieure à celle de la batterie standard lithium-ion. Lithium-ion-polymère trouve son créneau de marché dans les géométries mince, comme les piles de cartes de crédit et d’autres applications telles.
Avantages
ï très faible encombrement - piles ressemblant à du profil d’une carte de crédit sont réalisables.
facteur de forme Flexible ï - fabricants ne sont pas liés par les formats de cellule standard. Avec un volume élevé, n’importe quelle taille raisonnable peut être produit sur le plan économique.
ï Lightweight - électrolytes gélifiées activez emballage simplifié en éliminant la coque en métal.
ï amélioration sécurité - plus résistant pour surcharger ; moins de chance pour une perte d’électrolytes.
Limites
ï plus faible densité énergétique et a diminué le nombre de cycle par rapport au lithium-ion.
ï cher à fabriquer.
ï aucun tailles standard. La plupart des cellules sont produites pour les marchés de consommation de gros volumes.
ratio d’ï plus haut coût énergétique qu’au lithium-ion
