Les accumulateurs à base de lithium sont issus d’une technique récemment mise au point et toujours en cours de développement. Ces piles présentent un très important potentiel électrochimique.
On distingue la technique lithium métal où l’électrode négative est composée de lithium métallique (matériau qui pose d’importants problèmes de sécurité, ce qui limite l’emploi de ce type de pilette combinaison), et la technique 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. Des problèmes de sécurité demeurent (prise de feu) en cas de surcharge, de décharge trop rapide ou de court-circuit. Les accumulateurs lithium-ion sont parfois remplacés par leur variante lithium polymère dite Li-Po. Sa combinaison électrochimique est le même, mais un gel (polymère) fige l’électrolyte, ce qui permet de réduire son contenant à une simple enveloppe plastique souple. Le polymère ralentit le déplacement des ions ce qui a pour effet de limiter sa capacité à fournir d’important courant et sa puissance spécifique (voir définition plus haut) est généralement inférieure à celle des éléments Li-Ion de même capacité.
- Les piles Li-Ion sont les piles rechargeables le plus utilisées dans le monde aujourd’hui.
- Ces piles sont fréquemment utilisées pour alimenter les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, les voitures téléguidées, les perceuses électriques et même les voitures électriques.
- Le potentiel le plus répandu d’une cellule au lithium-ion est de 3,6 V ou 3,7 V. La densité énergétique des accumulateurs Lithium-ion peut atteindre un niveau de 200 Wh/kg.
- Recyclage : les difficultés rencontrées pour recycler le lithium ne permettent pas de valoriser les matériaux utilisés actuellement pour une seconde utilisation des composés chimiques. Les techniques de traitement permettent seulement de stabiliser les impacts dangereux des matériaux composant cette technologie d’accumulateur. Le coût de traitement est l’un des plus importants en fin de vie de l’ensemble des accumulateurs.
Une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion ?
Il existe plusieurs alternatives aux accumulateurs à base de lithium. Voici quelques-unes des technologies d’accumulateurs alternatives :
- Les batteries au sodium-ion (Na-ion) : Les batteries Na-ion ont une structure similaire aux batteries Li-ion, mais utilisent du sodium plutôt que du lithium comme matériau actif. Les batteries Na-ion sont moins chères et plus abondantes que les batteries Li-ion, car le sodium est présent en plus grande quantité dans la croûte terrestre. Cependant, les batteries Na-ion ont une densité d’énergie plus faible et une durée de vie plus courte que les batteries Li-ion.
- Les batteries au zinc-air (Zn-air) : Les batteries Zn-air utilisent du zinc et de l’oxygène pour stocker de l’énergie. Elles ont une densité d’énergie élevée et peuvent être recyclées facilement, car le zinc est un matériau abondant et non toxique. Cependant, les batteries Zn-air ont une durée de vie limitée et nécessitent une gestion de l’air ambiant pour fonctionner correctement.
- Les batteries au graphène : Les batteries au graphène sont encore en développement, mais elles ont le potentiel d’être plus durables et plus efficaces que les batteries actuelles. Le graphène est un matériau très conducteur et très résistant qui pourrait être utilisé comme matériau actif dans les batteries. Cependant, la production de grandes quantités de graphène reste un défi.
Il existe également d’autres technologies d’accumulateurs alternatives en cours de développement, telles que les batteries à flux, les batteries au soufre, les batteries organiques et les batteries à supercondensateurs, qui pourraient offrir des avantages par rapport aux batteries au lithium actuelles.
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