Guide ultime de la pile au lithium

Vous n'avez peut-être pas réalisé à quel point les piles au lithium sont utilisées dans notre vie quotidienne ! Aujourd'hui, nous souhaitons vous parler des piles au lithium, de leur histoire, de leurs avantages et inconvénients, de leurs applications et de la manière de les utiliser correctement dans la vie de tous les jours. Il s'agit donc d'un guide complet sur les piles au lithium.

Histoire de la pile au lithium

L'histoire du développement des piles au lithium remonte à la jarre de Leyde en 1745, inventée par un scientifique hollandais comme un condensateur capable de stocker et de libérer une charge électrique. Ce dispositif était très simple, mais il a ouvert une nouvelle ère dans l'utilisation de l'électricité par l'homme. Au cours des deux siècles suivants, la recherche humaine sur l'électricité est passée de la jarre de Leyden à la pile Daniell, aux accumulateurs au plomb, aux accumulateurs nickel-cadmium, puis aux piles au lithium métal, marquant le début de l'ère des piles au lithium, qui a commencé en 1960. Ce n'est qu'en 1991 que la première batterie lithium-ion a été dévoilée. Grâce aux progrès constants de la technologie des batteries, les batteries au lithium-ion sont de plus en plus utilisées dans notre vie quotidienne, apportant de nombreuses commodités.

De quoi sont faites les piles au lithium ?

Les piles au lithium sont principalement composées de quatre parties, à savoir la cathode, l'anode, l'électrolyte et le séparateur. Leur composition est approximativement la suivante :

CathodeLes oxydes de lithium sont généralement du phosphate de fer lithié, du titanate de lithium, de l'oxyde de cobalt lithié, de l'oxyde de manganèse lithié et d'autres oxydes de lithium.

AnodeL'anode : généralement du graphite, auquel on ajoute du silicium pour augmenter la capacité de la batterie. Outre le carbone, des matériaux tels que le lithium métal et les alliages de lithium peuvent également être utilisés pour l'anode.

ÉlectrolyteÉlectrolyte liquide : typiquement un électrolyte liquide composé de sels de lithium. Il existe également des électrolytes solides, tels que les céramiques.

SéparateurLes ions : ils sont utilisés pour séparer la cathode et l'anode afin d'assurer la sécurité du circuit. Les électrons ne peuvent pas passer à travers, mais les ions le peuvent.

Comment fonctionne une pile au lithium ?

Comment les piles au lithium fonctionnent-elles et alimentent-elles les appareils ? Avec votre curiosité, examinons ensemble son principe de fonctionnement.

Les piles au lithium sont des piles rechargeables dont l'électrode positive (cathode) a un potentiel plus élevé que l'électrode négative (anode), ce qui crée une certaine différence de concentration. Cette différence de concentration entraîne le déplacement des ions lithium entre les électrodes positives et négatives, complétant ainsi le processus de charge et de décharge de la batterie.

Processus de chargement :

Pendant la charge de la batterie, la cathode génère continuellement de nouveaux ions lithium, qui se déplacent vers l'anode et s'intègrent dans les micro-pores de la couche de carbone de l'anode. Plus il y a d'ions lithium intégrés, plus la capacité de la batterie augmente pendant la charge.

Processus de décharge : 

Les ions lithium incorporés dans la couche de carbone de l'anode se déplacent à travers la membrane vers la cathode. Dans le même temps, les électrons, incapables de traverser la membrane, se déplacent de l'électrode négative vers l'électrode positive à travers un circuit externe, créant ainsi un courant électrique. Ce processus est connu sous le nom de décharge.

Types de piles au lithium

En fonction de leur apparence et des matériaux d'électrode positive utilisés, les piles au lithium peuvent être divisées en différents types.

Divisé par la forme :

Batterie cylindrique au lithium

Ce type de batterie est cylindrique, par exemple la batterie 18650, et est souvent utilisé dans les appareils portables.

Batterie lithium carrée

Le boîtier extérieur est carré et peut être utilisé pour les batteries de téléphones portables, etc.

Pile bouton au lithium

De forme similaire aux boutons de vos vêtements, ce type de pile est couramment utilisé dans les montres, les calculatrices, les lampes de poche, etc.

Divisé par matériaux d'emballage :

Pile au lithium à enveloppe en acier

Au début, ce matériau était largement utilisé comme emballage extérieur pour les piles au lithium. Il est lourd et présente une sécurité légèrement inférieure.

Batterie au lithium à enveloppe en aluminium

Les coque en aluminium est plus léger que la coque en acier et offre une grande sécurité, mais le coût d'ouverture du moule est également élevé.

Pochette Pile au lithium

Généralement constitué d'un film plastique en aluminium, il se caractérise par sa légèreté, son faible coût d'ouverture du moule et sa grande sécurité.

Divisé par les matériaux de l'électrode positive :

Batterie au phosphate de fer lithié 

Utilise le phosphate de fer lithié (lifepo4) comme matériau d'électrode positive pour les piles au lithium.

Batterie à l'oxyde de lithium et de cobalt

Utilise l'oxyde de cobalt et de lithium comme matériau d'électrode positive pour les piles au lithium.

Batterie au lithium-oxyde de manganèse

Utilise l'oxyde de lithium et de manganèse comme matériau d'électrode positive pour les piles au lithium.

Batterie à l'oxyde de lithium et de titane

Le matériau de l'électrode positive est de l'oxyde de lithium et de titane.

Batterie au lithium nickel manganèse oxyde de cobalt 

Le matériau de l'électrode positive comprend le lithium (Li), le nickel (Ni), le manganèse (Mn), le cobalt (Co) et l'oxygène (O).

Batterie au lithium nickel cobalt oxyde d'aluminium 

Le matériau de l'électrode positive est l'oxyde de lithium nickel cobalt aluminium, qui contient du lithium (Li), du nickel (Ni), du cobalt (Co) et de l'oxyde d'aluminium (Al2O3).

Divisé par domaines d'application :

Appareils portables

Ces piles au lithium ont non seulement une densité énergétique élevée, mais aussi un faible volume, un poids léger et peuvent fournir de l'énergie pendant une longue période.

Véhicules électriques 

Ces piles au lithium ont une puissance explosive instantanée, qui peut fournir suffisamment d'énergie pour vos véhicules électriques.

Systèmes de stockage d'énergie 

Ces batteries au lithium peuvent stocker l'énergie produite par l'énergie solaire, l'énergie éolienne, etc. et la convertir en énergie électrique dont les gens ont besoin.

Si vous souhaitez comprendre en détail la classification des piles au lithium, y compris les avantages, les inconvénients et les applications de chaque type, l'article '16 types de piles au lithiumfournit une introduction plus détaillée.

Avantages des piles au lithium

Densité énergétique élevée

Les piles au lithium ont une densité énergétique élevée. Cela signifie qu'à volume et poids égaux, les piles au lithium peuvent stocker plus d'énergie que d'autres types de piles, telles que les piles au plomb.

Longue durée de vie

Par rapport aux batteries au plomb-acide, qui n'ont généralement qu'une durée de vie de 300 à 500 cycles, les batteries au lithium peuvent généralement supporter plusieurs milliers, voire des dizaines de milliers de cycles. Par exemple, la batterie au Batteries au lithium 12V de Delong peut atteindre jusqu'à 6500 cycles.

Faible taux d'autodécharge

Si vous n'utilisez pas souvent vos appareils, il est recommandé d'utiliser des piles au lithium car elles ont un faible taux d'autodécharge. Même après un certain temps d'inactivité, elles conservent une capacité élevée.

Pas d'effet mémoire

Les piles au lithium peuvent être rechargées à tout moment car elles n'ont pas d'effet mémoire.

Léger et compact

Comme indiqué ci-dessus, les piles au lithium ont une densité énergétique élevée, elles pèsent donc moins lourd et ont un volume plus petit que d'autres piles ayant la même densité énergétique.

Respect de l'environnement

Par rapport aux batteries plomb-acide, nickel-cadmium et nickel-métal-hydrure qui contiennent des métaux lourds, les batteries au lithium ne génèrent pas de déchets susceptibles de polluer l'environnement.

Inconvénient de la pile au lithium

Mauvais résultats en matière de sécurité

Le fonctionnement interne des piles au lithium est facilement affecté par des conditions externes. Par exemple, une surcharge ou une décharge excessive peut entraîner l'incendie ou l'explosion de la batterie.

Mauvaise performance à basse température

Bien que les piles au lithium puissent fonctionner normalement à l'intérieur d'une certaine plage de températures, des températures excessivement élevées ou basses affectent encore leurs performances normales.

Coût de fabrication élevé

Le coût de fabrication des piles au lithium n'a pas encore totalement diminué. Les batteries qui utilisent des ressources rares comme matériaux d'électrode positive sont particulièrement coûteuses. Cette situation se reflète également dans les domaines du stockage de l'énergie et des véhicules électriques.

Dépendance à l'égard des ressources rares

Certains matériaux utilisés dans les piles au lithium nécessitent des ressources métalliques rares. L'exploitation minière intensive peut affecter l'environnement, ce qui conduit à une offre relativement restreinte.

Quelles sont les applications des piles au lithium ?

Dans le contenu ci-dessus, nous savons que les piles au lithium ont de nombreuses classifications, de l'aspect extérieur à la structure interne, en passant par les matériaux ! Cela leur permet également d'être utilisées dans divers équipements industriels, y compris, mais sans s'y limiter, les suivants :

Appareils électroniques : 

Votre téléphone portable, votre tablette, votre caméra vidéo, votre montre électronique et d'autres produits électroniques utilisent tous des piles au lithium comme source d'énergie mobile. Elles ont non seulement une densité énergétique élevée et peuvent stocker une certaine quantité d'énergie pour les appareils, mais elles ont également une efficacité de charge élevée et peuvent être chargées complètement en peu de temps. Plus important encore, elles présentent de bonnes performances en matière de sécurité, ce qui vous permet de les utiliser en toute tranquillité d'esprit.

Matériel d'éclairage :

Les piles au lithium ont une densité énergétique élevée et une petite taille, ce qui les rend adaptées à une utilisation dans des dispositifs d'éclairage portables tels que les lampes frontales et les lampes de poche pour les sorties nocturnes.

Véhicules électriques : 

Les batteries rechargeables au lithium sont utilisées dans les véhicules électriques, les vélos électriques et les scooters électriques les plus répandus pour fournir une puissance élevée à ces appareils gourmands en énergie.

Aérospatiale : 

Les équipements dans ce domaine nécessitent des sources d'énergie très fiables. Les piles au lithium, avec leurs nombreux avantages, répondent à cette demande et sont devenues le système d'alimentation de nombreux engins spatiaux.

Quelle est la durée de vie de la batterie au lithium ?

Pendant combien de temps la pile au lithium que vous avez achetée peut-elle alimenter votre appareil ? En d'autres termes, quel est son cycle de vie ? Cette question doit être déterminée à partir de situations spécifiques, car la durée de vie de la pile est influencée par de nombreux facteurs. 

Cependant, le plus important est d'examiner le type de batterie, c'est-à-dire les matières premières et les processus de fabrication utilisés. En général, la durée de vie des batteries au lithium est supérieure à 1000 fois, ce qui est généralement plus long que les 300 à 500 cycles des batteries au plomb. Ensuite, la capacité de la batterie, l'environnement d'utilisation quotidien, le nombre de cycles de charge et les méthodes de charge auront un certain impact sur sa durée de vie. En outre, avec le temps, la capacité et les performances de la batterie diminuent dans une certaine mesure.

Si vous voulez tirer le meilleur parti de votre batterie au lithium et en apprécier toute la valeur, il est recommandé de respecter ses paramètres de conception, de l'utiliser et de l'entretenir correctement, et d'éviter les surcharges et les décharges excessives.

Les moyens de charger une batterie au lithium

Tout comme nous chargeons nos téléphones, les piles au lithium peuvent être chargées de deux manières : la charge normale et la charge rapide. Les différences entre les deux sont les suivantes :

Chargement régulier : 

Courant lent, nécessite un temps d'attente plus long pour charger complètement la batterie.

Chargement rapide : 

Courant plus rapide, réduisant considérablement le temps nécessaire pour charger complètement la batterie.

Toutefois, il est important de noter que dans les deux cas, il est préférable d'utiliser le chargeur d'origine du fabricant pour éviter tout problème de compatibilité. En outre, vous devez surveiller le processus de chargement de la batterie et, une fois que la batterie est complètement chargée, déconnecter rapidement la source d'alimentation afin d'éviter toute surcharge. Il est également important de maintenir une bonne ventilation dans la zone environnante à tout moment. L'adoption de bonnes habitudes de charge peut contribuer à prolonger la durée de vie de la batterie. 

Comment stocker correctement les piles au lithium ?

Bonjour, veuillez noter les points suivants pendant le processus de stockage de la batterie au lithium, qui non seulement assure la sécurité de la batterie, mais contribue également à la performance normale de la batterie lors de son utilisation ultérieure.

Température de stockage : 

Essayez de conserver les piles au lithium dans un environnement éloigné d'une source de chaleur et à une température appropriée. En effet, une chaleur excessive peut présenter des risques pour la sécurité de la pile. Des températures trop élevées ou trop basses peuvent affecter ses performances et sa durée de vie.

Prévenir l'humidité : 

L'endroit où les piles au lithium sont stockées doit être aussi sec que possible et éviter l'exposition à la pluie. Un environnement humide peut facilement corroder la pile et provoquer des courts-circuits.

Éviter la compression : 

Prévoir un espace suffisant autour des piles au lithium placées afin d'éviter tout dommage dû à la compression.

Chargement et déchargement réguliers : 

Lorsque les piles au lithium restent inutilisées pendant une longue période, il est nécessaire de les recharger tous les trois ou six mois.

Les instructions d'utilisation fournies par la plupart des fabricants comprennent des précautions, telles que la température spécifique ou la capacité de stockage de la batterie. Il est recommandé de consulter et de suivre ces instructions. 

Article connexe : Comment stocker les piles au lithium ?

Comparaison avec d'autres batteries

Pile au lithium VS. Batterie au lithium-ion

Les piles au lithium sont des piles dont l'électrode positive est constituée de lithium métal ou d'oxyde de lithium. Le concept est très large et comprend deux catégories principales : les piles au lithium métal et les piles au lithium-ion.

Les batteries lithium-ion, qui sont des batteries rechargeables, utilisent le mouvement des ions lithium pour compléter le processus de charge et de décharge.

Pile au lithium VS. Batterie Lifepo4

Les batteries au phosphate de fer-lithium, dont la cathode est constituée de phosphate de fer-lithium, sont l'une des catégories de batteries lithium-ion, qui font également partie des batteries au lithium. Elles présentent des performances de sécurité plus stables et une densité énergétique plus élevée que les batteries lithium-ion.

Batterie au lithium VS. Batterie plomb-acide

Le matériau de l'électrode positive des piles au lithium est le lithium métal ou l'oxyde de lithium, et le graphite est utilisé comme matériau de l'électrode négative.

Les batteries plomb-acide utilisent le plomb métal et ses oxydes comme électrode négative.

La densité énergétique, la durée de vie, l'effet mémoire et les performances en matière de sécurité des piles au lithium sont tous supérieurs à ceux des piles au plomb, et ces dernières remplacent progressivement les piles au plomb sur le marché.

Article connexe : Batteries lithium-ion VS. Batteries plomb-acide - Guide de comparaison

Batterie au lithium VS batterie 18650

Les piles au lithium se présentent sous différentes formes et spécifications. La batterie 18650 n'est qu'une petite catégorie comme les batteries lithium-ion.

Pile au lithium VS. Batterie ordinaire

Les piles au lithium et les piles ordinaires sont très différentes. Des matériaux chimiques à la densité énergétique, en passant par la durée de vie, le taux d'autodécharge et la vitesse de charge, il y a de nombreux aspects à discuter, mais tout dépend des circonstances spécifiques pour une analyse détaillée.

Conclusion

Grâce au contenu ci-dessus, je pense que vous avez acquis une certaine compréhension des piles au lithium. Par la suite, nous fournirons des mises à jour plus approfondies sur chaque partie. Nous vous invitons à rester à l'écoute.

Questions fréquemment posées

Les piles au lithium ont-elles besoin d'être ventilées ?

Oui, les piles au lithium sont très sensibles à la température et peuvent présenter des risques pour la sécurité dans des conditions prolongées de température élevée.

Qu'est-ce qui fait exploser les piles au lithium ?

Les piles au lithium peuvent exploser en cas de court-circuit, de surcharge ou de décharge, de choc ou de perforation.

Les piles AA sont-elles au lithium ?

Les piles AA ne sont pas des piles au lithium, mais des piles alcalines. Voici un article comparatif Piles 18650 avec piles AA.

Quelle est la meilleure batterie au lithium sur le marché ?

La batterie au phosphate de fer-lithium dans les batteries au lithium est actuellement largement utilisée, et sa densité énergétique ainsi que sa durée de vie sont bonnes. En outre, les batteries à l'oxyde de cobalt et de lithium sont également performantes. La comparaison dépend des scénarios d'application spécifiques.

Que faire des piles au lithium usagées？ ?

Vous pouvez confier vos piles au lithium usagées à un organisme spécialisé dans le recyclage des piles, qui les traitera de manière appropriée afin de réduire la pollution de l'environnement.

Que signifient les ampères-heures d'une batterie au lithium？ ?

Amp est l'abréviation d'Ampère, qui représente l'ampleur du courant électrique. Dans les batteries au lithium, l'Ampère affecte la vitesse de charge et de décharge ainsi que les performances de la batterie. L'heure est l'unité de temps. Amp Hours est l'abréviation de Ah, qui représente la capacité de la batterie.

Article connexe : Pas à pas : Conversion des milliampères en ampères

Qu'est-ce qui remplacera les piles au lithium à l'avenir ?

Bien que les piles au lithium aient une histoire de plus de 200 ans, avec les progrès technologiques, les piles à l'état solide et les piles sodium-ion, qui en sont encore au stade de la recherche et du développement, pourraient les surpasser et remplacer les piles au lithium.

Article connexe :

Qu'est-ce qu'une batterie sodium-ion ?

Batterie sodium-ion et batterie lithium-ion