Accumulateur lithium - Définition
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Introduction
| Accumulateur lithium | |
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| Caractéristiques | |
| Énergie/Poids | 100-200 Wh/kg |
| Énergie/Volume | 200-400 Wh/ℓ |
| Rendement charge-décharge | 99 9 % |
| Auto-décharge | 5 % à 10 % par mois |
| Durée de vie | 24 à 36 mois |
| Nombre de cycles de charge | 1 200 cycles |
| Tension nominale par élément | 3 6 ou 3 7 V |
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Un accumulateur lithium est un accumulateur électrochimique dont la réaction est basée sur le lithium.
Il existe deux sortes d'accumulateur lithium : l'accumulateur lithium métal, où l'électrode négative est composée de lithium métallique (matériau qui pose des problèmes de sécurité), et l'accumulateur lithium ion, où le lithium reste à l'état ionique grâce à l'utilisation d'un composé d'insertion aussi bien à l'électrode négative (généralement en graphite) qu'à l'électrode positive (dioxyde de cobalt, manganèse, phosphate de fer). Les accumulateurs lithium polymère sont une alternative aux accumulateurs lithium-ion, ils délivrent un peu moins d'énergie, mais sont beaucoup plus sûrs.
Contrairement aux autres accumulateurs, les accumulateurs lithium ion ne sont pas liés à un couple électrochimique. Tout matériau pouvant accueillir en son sein des ions lithium peut être à la base d'un accumulateur lithium ion. Ceci explique la profusion de variantes existantes, face à la constance observée avec les autres couples. Il est donc délicat de tirer des règles générales à propos de cet accumulateur, les marchés de fort volume (électronique nomade) et de fortes énergies (automobile, aéronautique) n'ayant pas les mêmes besoins en termes de durée de vie, de coût ou de puissance.
En ce début de XXIe siècle, cet accumulateur est celui qui offre la plus forte énergie spécifique (énergie/masse) et la plus grande densité d’énergie (énergie/volume).
Lithium-ion
La batterie lithium-ion fonctionne sur l'échange réversible de l'ion lithium entre une électrode positive, le plus souvent un oxyde de métal de transition lithié (dioxyde de cobalt ou manganèse) et une électrode négative en graphite (sphère MCMB). L'emploi d'un électrolyte aprotique (un sel LiPF6 dissous dans un mélange de carbonate) est obligatoire pour éviter de dégrader les électrodes très réactives.
La tension nominale d’un élément Li-Ion est de 3,6 V ou 3,7 V .
Lithium-air
La pile lithium-air met en œuvre le couple lithium-dioxygène qui offre une densité énergétique très élevée (typiquement entre 1 700et 2 400 Wh/kg en pratique pour un chiffre théorique de 5 000 Wh/kg). Cela est dû au fait d'une part que l'un des composants (l'oxygène) reste disponible et inépuisable sans être stocké dans la pile (comme dans la plupart des piles à air), mais surtout à la faible masse atomique et aux forts potentiels redox du lithium et de l'oxygène. Délivrant une tension de 3,4 V, elle présente toutefois certains inconvénients : corrosion, nécessité de filtres (exige un air très pur) et faible puissance spécifique (200 W/kg - 500 W/L). Si les piles sont déjà commercialisées depuis plusieurs années (en particulier pour les piles d'appareils auditifs), les premiers modèles rechargeables sont récents. La recherche reste donc très active dans ce domaine.
