Les piles au lithium stockent efficacement l'\u00e9nergie, ce qui en fait un excellent choix pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques ou de loisirs. Les piles au lithium conservent \u00e9galement un niveau de charge extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9 au fil du temps.<\/p>\n
Comme les ions lithium circulent de l'anode \u00e0 la cathode par l'interm\u00e9diaire de l'\u00e9lectrolyte, les mat\u00e9riaux d'anode les plus courants sont le carbone et le silicium ; les cathodes sont constitu\u00e9es d'oxydes m\u00e9talliques tels que le spinelle, le nickel, le cobalt et le mangan\u00e8se ou le phosphate de fer et de lithium comme cathodes.<\/p>\n
Les batteries lithium-ion ont eu l'un des impacts les plus importants de l'histoire r\u00e9cente ; elles ont ouvert la voie \u00e0 la r\u00e9volution de l'e-mobilit\u00e9 et servent maintenant de catalyseurs cl\u00e9s pour les transitions \u00e9nerg\u00e9tiques propres. Elles alimentent une gamme croissante d'appareils \u00e9lectroniques portables grand public (ordinateurs portables et t\u00e9l\u00e9phones mobiles), de voitures \u00e9lectriques\/hybrides rechargeables\/syst\u00e8mes de stockage d'\u00e9nergie domestique, etc.<\/p>\n
Les batteries sont constitu\u00e9es de cinq \u00e9l\u00e9ments principaux : une anode, une cathode, un s\u00e9parateur entre les \u00e9lectrodes, une solution \u00e9lectrolytique qui transporte les ions lithium par \u00e9lectrolyse, et des collecteurs de courant en cuivre et en aluminium pour la connexion aux fils. Lors de la charge, une source d'\u00e9nergie externe applique une surtension qui force les \u00e9lectrons des \u00e9lectrodes positives vers les \u00e9lectrodes n\u00e9gatives et entra\u00eene les ions lithium entre l'anode et la cathode par \u00e9lectrolyse ; lors de la d\u00e9charge, le processus est inverse : les ions lithium quittent une \u00e9lectrode et s'intercalent entre les \u00e9lectrodes tandis que les \u00e9lectrons libres s'\u00e9coulent par les fils, fournissant le courant qui alimente nos appareils.<\/p>\n
Une anode peut \u00eatre constitu\u00e9e de diff\u00e9rents mat\u00e9riaux, mais le graphite et l'oxyde de cobalt et de lithium sont deux des mat\u00e9riaux d'anode les plus populaires. Les cathodes sont g\u00e9n\u00e9ralement constitu\u00e9es de m\u00e9taux tels que le nickel-cobalt-aluminium ou le phosphate de fer-lithium ; leur composition chimique d\u00e9termine en fin de compte les performances de la batterie : par exemple, le nickel-cobalt-aluminium offre une dur\u00e9e de vie plus longue, tandis que le phosphate de fer-lithium peut \u00eatre plus rentable.<\/p>\n
\u00c0 l'heure actuelle, la majeure partie des co\u00fbts de production du LiB est consacr\u00e9e \u00e0 la fabrication des \u00e9lectrodes et \u00e0 la finition des cellules, deux processus qui sont parmi les plus gourmands en temps et en \u00e9nergie ; ils utilisent au total environ 40% de capacit\u00e9 de batterie. Toutefois, avec la baisse des co\u00fbts des mati\u00e8res premi\u00e8res et l'augmentation de la capacit\u00e9 de production, les prix du LiB devraient continuer \u00e0 baisser au fil du temps.<\/p>\n
En raison de leur \u00e9lectrolyte liquide inflammable, les batteries au lithium mal con\u00e7ues et mal fabriqu\u00e9es pr\u00e9sentent un risque pour la s\u00e9curit\u00e9 lorsqu'elles sont endommag\u00e9es ou mal charg\u00e9es, ce qui peut provoquer des incendies ou des explosions. De nombreux efforts ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9ploy\u00e9s pour am\u00e9liorer leur conception et leur fabrication afin de r\u00e9duire ce risque ; la technologie lithium-ion est \u00e9galement utilis\u00e9e pour cr\u00e9er des batteries solides sans \u00e9lectrolyte.<\/p>\n
Les batteries lithium-ion se distinguent des autres types de batteries rechargeables par leur densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e, ce qui signifie que des cellules plus petites peuvent fournir la m\u00eame quantit\u00e9 d'\u00e9nergie que des batteries plus grandes. Elles sont id\u00e9ales pour les appareils portables tels que les t\u00e9l\u00e9phones et les appareils photo num\u00e9riques, les v\u00e9hicules \u00e9lectriques, les v\u00e9hicules de loisirs et autres qui ont besoin d'une \u00e9nergie efficace tout en restant l\u00e9gers.<\/p>\n
Ce type de batterie a pour principal avantage de ne pas souffrir de l'effet de m\u00e9moire ; vous pouvez donc utiliser sa pleine capacit\u00e9 sans craindre qu'elle perde de son efficacit\u00e9 au fil du temps. Notez toutefois que sa chimie ne tol\u00e8re pas tr\u00e8s bien la chaleur et qu'un stockage \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es pourrait l'endommager de mani\u00e8re irr\u00e9m\u00e9diable.<\/p>\n
Il est donc essentiel de lire attentivement le manuel d'utilisation de votre batterie pour savoir comment l'entretenir au mieux et prolonger sa dur\u00e9e de vie. En g\u00e9n\u00e9ral, le fait de le garder au frais et de ne pas le surcharger permet de maximiser la dur\u00e9e de vie de la batterie et de garantir des performances optimales.<\/p>\n
Les batteries nickel-cadmium et, plus tard, les batteries nickel-hydrure m\u00e9tallique ont \u00e9t\u00e9 le choix standard pour les appareils \u00e9lectroniques portables, des t\u00e9l\u00e9phones cellulaires aux ordinateurs portables, pendant plus de 100 ans, jusqu'\u00e0 ce que le lithium-ion apparaisse comme une technologie alternative au d\u00e9but des ann\u00e9es 1990. Les cellules lithium-ion sont plus l\u00e9g\u00e8res et plus puissantes que leurs pr\u00e9d\u00e9cesseurs, tout en offrant une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique double et en \u00e9tant capables de charger\/d\u00e9charger \u00e0 3,6 V, ce qui permet de concevoir des blocs-batteries ne comportant qu'une seule cellule.<\/p>\n
On trouve des piles au lithium dans les ordinateurs portables, les v\u00e9hicules \u00e9lectriques et les outils \u00e9lectriques sans fil. Les piles au lithium constituent d'excellentes solutions de stockage de l'\u00e9nergie solaire car elles se chargent et se d\u00e9chargent rapidement. Elles constituent \u00e9galement d'excellentes solutions d'alimentation de secours telles que les syst\u00e8mes UPS ou les alimentations \u00e9lectriques d'urgence.<\/p>\n
La temp\u00e9rature et les modes d'utilisation ont un impact important sur la dur\u00e9e de vie des batteries lithium-ion, notamment la d\u00e9gradation caus\u00e9e par l'exposition \u00e0 la chaleur et les surcharges fr\u00e9quentes. La chaleur acc\u00e9l\u00e8re la d\u00e9gradation, tandis que les surcharges fr\u00e9quentes l'acc\u00e9l\u00e8rent davantage ; les batteries lithium-ion ne doivent jamais \u00eatre expos\u00e9es \u00e0 des temp\u00e9ratures extr\u00eames pendant de longues p\u00e9riodes.<\/p>\n
Il existe diff\u00e9rents types de batteries lithium-ion, chacun pr\u00e9sentant ses propres avantages et inconv\u00e9nients. Votre application, votre budget et votre tol\u00e9rance en mati\u00e8re de s\u00e9curit\u00e9 vous aideront \u00e0 d\u00e9terminer le type de batterie au lithium qui r\u00e9pond le mieux \u00e0 vos besoins. Les quatre types de batteries les plus courants sont les batteries LiCoO2, LiNMC, LiMnPO4 et les batteries lithium-polym\u00e8re. Chacune offre sa propre chimie distincte tout en partageant des principes fondamentaux tels que l'utilisation d'ions lithium pour stocker l'\u00e9nergie \u00e9lectrique, prot\u00e9g\u00e9s par une couche isolante pour prot\u00e9ger les \u00e9lectrodes les unes des autres et prot\u00e9g\u00e9s par un mat\u00e9riau d'anode comme LiCoO2 ; LiNMC utilise des cathodes combin\u00e9es de mangan\u00e8se et de nickel qui offrent \u00e0 la fois une \u00e9nergie sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e et une excellente stabilit\u00e9 - chacune offrant des performances \u00e9nerg\u00e9tiques sp\u00e9cifiques \u00e9lev\u00e9es \u00e0 des co\u00fbts abordables !<\/p>\n
Les batteries lithium-ion sont une technologie indispensable \u00e0 la transition de nos secteurs des transports et de l'\u00e9lectricit\u00e9 des combustibles fossiles vers les sources d'\u00e9nergie renouvelables. Gr\u00e2ce \u00e0 leur longue dur\u00e9e de vie, \u00e0 leur densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique \u00e9lev\u00e9e et \u00e0 leur capacit\u00e9 de charge rapide, les batteries lithium-ion sont id\u00e9ales pour alimenter les v\u00e9hicules \u00e9lectriques, les outils \u00e9lectriques ou les ordinateurs portables, tout en sensibilisant les consommateurs \u00e0 l'utilisation de l'\u00e9nergie.<\/p>\n
Les batteries lithium-ion pr\u00e9sentent de nombreux avantages pour l'environnement, mais leur production et leur mise au rebut ont encore des incidences sur l'environnement. Les batteries lithium-ion contiennent un \u00e9lectrolyte liquide inflammable qui, s'il est \u00e9limin\u00e9 de mani\u00e8re inappropri\u00e9e, peut lib\u00e9rer des substances toxiques dans l'environnement qui menacent la qualit\u00e9 du sol et de l'eau ; en cas d'\u00e9limination inappropri\u00e9e, elles peuvent \u00e9galement d\u00e9clencher des incendies dans les d\u00e9charges et les installations de recyclage des batteries.<\/p>\n
La production de batteries lithium-ion laisse une empreinte carbone \u00e9norme en raison de l'extraction des mati\u00e8res premi\u00e8res de la terre, comme l'extraction des roches dures, qui lib\u00e8re 15 tonnes de CO2 pour chaque tonne extraite. En outre, l'extraction de ces min\u00e9raux n\u00e9cessite de grandes quantit\u00e9s d'\u00e9nergie qui proviennent principalement de la combustion de combustibles fossiles \u00e0 des fins d'extraction.<\/p>\n
L'extraction de composants de batteries tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le graphite et les feuilles d'aluminium produit \u00e9galement des \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre qui contribuent au changement climatique, tandis que leur transport et leur livraison ajoutent d'autres \u00e9missions de carbone \u00e0 l'empreinte carbone de notre plan\u00e8te.<\/p>\n
Lorsque les batteries lithium-ion atteignent leur fin de vie, elles deviennent des d\u00e9chets \u00e9lectroniques. Malheureusement, nombre d'entre elles ne sont pas recycl\u00e9es correctement et finissent souvent dans les flux de d\u00e9chets commerciaux et les d\u00e9charges, o\u00f9 elles peuvent \u00eatre court-circuit\u00e9es par inadvertance ou d\u00e9mantel\u00e9es de mani\u00e8re dangereuse pour en extraire de petites pi\u00e8ces pr\u00e9cieuses \u00e0 des fins de r\u00e9colte. Cela provoque souvent des incendies qui contribuent au changement climatique.<\/p>\n
Les piles au lithium contiennent \u00e9galement d'autres m\u00e9taux tels que le nickel, le cobalt et le cuivre, ainsi que des produits chimiques organiques et des plastiques qui, lorsqu'ils sont mis au rebut, peuvent entra\u00eener des fuites toxiques dans les cours d'eau et provoquer des incendies lorsqu'ils sont jet\u00e9s dans des centres de traitement des d\u00e9chets ; l'association britannique des services environnementaux a signal\u00e9 250 incendies de piles entre 2019 et 2020 dans les seuls centres de traitement des d\u00e9chets ! En outre, les piles au lithium pr\u00e9sentent des risques pour la s\u00e9curit\u00e9 lorsqu'elles sont \u00e9cras\u00e9es ou perc\u00e9es - ces actions peuvent court-circuiter leurs cathodes, entra\u00eenant une combustion interne - selon la Conf\u00e9rence europ\u00e9enne des recycleurs d'acier, 90% de ces incendies ont \u00e9t\u00e9 caus\u00e9s par de petites piles au lithium !<\/p>\n
Les statistiques actuelles r\u00e9v\u00e8lent qu'environ 5 % seulement des piles dans le monde sont recycl\u00e9es ; beaucoup sont simplement jet\u00e9es ou envoy\u00e9es directement dans les d\u00e9charges. L'une des raisons peut \u00eatre leur composition complexe, comme les batteries lithium-ion qui contiennent g\u00e9n\u00e9ralement 22% de cobalt, 5-10% de nickel et 5-7% de lithium ; en outre, elles peuvent contenir 15% de produits chimiques organiques et 7% de mati\u00e8res plastiques.<\/p>\n
Bien que le recyclage des piles au lithium soit techniquement possible, le processus est co\u00fbteux et prend du temps, sans parler de son inefficacit\u00e9. Un sp\u00e9cialiste du stockage de l'\u00e9nergie explique que pour \u00eatre vraiment efficace, il faut des mati\u00e8res premi\u00e8res d'une grande puret\u00e9 que nous ne poss\u00e9dons pas \u00e0 l'heure actuelle.<\/p>\n
Le PNNL a mis au point un processus r\u00e9volutionnaire qui consiste \u00e0 d\u00e9chiqueter et \u00e0 r\u00e9duire en poudre les piles en fin de vie, ce qui constitue une \u00e9tape importante pour rendre le recyclage des piles au lithium moins on\u00e9reux. L'utilisation de techniques hydrom\u00e9tallurgiques et pyrom\u00e9tallurgiques pour r\u00e9cup\u00e9rer les m\u00e9taux dans les vieilles piles afin de les utiliser comme mati\u00e8re premi\u00e8re pour la fabrication de nouvelles piles pourrait \u00e9ventuellement r\u00e9duire la demande de min\u00e9raux ou de m\u00e9taux des terres rares dont l'approvisionnement pourrait \u00eatre limit\u00e9 \u00e0 l'avenir.<\/p>\n
Au fond, la circularit\u00e9 des mat\u00e9riaux consiste \u00e0 cr\u00e9er un cycle sans fin dans lequel les batteries commencent leur voyage en \u00e9tant d'abord utilis\u00e9es dans un v\u00e9hicule \u00e9lectrique avant d'\u00eatre recycl\u00e9es et r\u00e9int\u00e9gr\u00e9es dans les processus de fabrication.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Les piles au lithium stockent efficacement l'\u00e9nergie, ce qui en fait un excellent choix pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques ou de loisirs. Les piles au lithium conservent \u00e9galement un niveau de charge extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9 au fil du temps. Comme les ions lithium circulent de l'anode \u00e0 la cathode par l'interm\u00e9diaire de l'\u00e9lectrolyte, les mat\u00e9riaux d'anode les plus courants sont le carbone et le silicium ; les cathodes sont constitu\u00e9es d'oxydes m\u00e9talliques tels que le spinelle, le nickel-cobalt ...<\/p>\n