La batterie au lithium alimente les appareils portables et les véhicules

Le batterie au lithium est devenu le choix dominant de stockage d’énergie pour les smartphones, les ordinateurs portables, les outils électriques et les véhicules électriques. Contrairement aux anciennes batteries nickel-cadmium ou plomb-acide, une batterie au lithium offre une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue dans un boîtier plus léger. Les consommateurs et les fabricants ont adopté la batterie au lithium pour sa capacité à conserver la charge pendant des mois et à fournir de l'énergie en cas de besoin. La nature rechargeable d’une batterie au lithium prend en charge des centaines ou des milliers de cycles avant que sa capacité ne diminue. Les fabricants continuent de produire des cellules de batterie au lithium sous des formats cylindriques, prismatiques et en pochette.

Les variations chimiques d'une batterie au lithium répondent à différentes exigences d'application. Une batterie au lithium-oxyde de cobalt offre une haute densité énergétique pour les smartphones et les ordinateurs portables. Une batterie au lithium fer phosphate offre une durée de vie plus longue et une sécurité améliorée pour les bus électriques et le stockage stationnaire. Une batterie au lithium-oxyde de manganèse équilibre la puissance de sortie et la densité énergétique pour les outils électriques. Une batterie au lithium-nickel-manganèse-oxyde de cobalt combine des éléments destinés aux applications de véhicules électriques. Le choix chimique d’une batterie au lithium affecte la tension, la capacité et la stabilité thermique.

La densité énergétique d'une batterie au lithium détermine la quantité de puissance adaptée à une taille donnée. Une batterie au lithium typique atteint 150 à 250 wattheures par kilogramme, contre 30 à 50 pour une batterie au plomb. La densité énergétique volumétrique d’une batterie au lithium permet des conceptions d’appareils minces, impossibles avec les technologies plus anciennes. Une batterie au lithium avec une densité énergétique plus élevée coûte plus cher par kilowattheure à fabriquer. Le compromis entre densité énergétique et sécurité influence le choix de la composition chimique des batteries au lithium. Une batterie au lithium conçue pour une grande énergie peut avoir une puissance de sortie inférieure pour une décharge rapide.

La durée de vie d'une batterie au lithium mesure le nombre de cycles de charge-décharge qui se produisent avant que la capacité ne chute. Une batterie au lithium de qualité conserve 80 % de sa capacité initiale après 500 à 1 000 cycles. Une batterie au lithium fer phosphate dépasse souvent 2 000 cycles pour les applications longue durée. La durée de vie d'une batterie au lithium dépend de la profondeur de décharge et de la température de fonctionnement. Une batterie au lithium maintenue entre 20 et 80 % de charge dure plus longtemps qu’une batterie entièrement chargée. La fin de vie d’une batterie au lithium survient lorsque sa capacité ne répond plus aux besoins de l’utilisateur.

Les caractéristiques de sécurité d'une batterie au lithium empêchent la surchauffe et la décharge excessive. Un système de gestion de batterie connecté à une batterie au lithium surveille les tensions et les températures des cellules. Un évent sensible à la pression sur une batterie au lithium libère du gaz si la pression interne augmente. Un séparateur à l’intérieur d’une batterie au lithium fond à haute température, interrompant le flux d’ions. Une batterie au lithium dont le boîtier est endommagé ne doit pas être utilisée en raison du risque d'incendie. Un équipement de charge approprié pour une batterie au lithium évite les conditions de surtension qui provoquent une panne.

Les caractéristiques de charge d’une batterie au lithium diffèrent de celles des autres types rechargeables. Un courant constant suivi d’un profil de tension constante convient au chargement des batteries au lithium. Le taux de charge d’une batterie au lithium est exprimé en taux C, où 1C se charge complètement en une heure. Une batterie au lithium accepte une charge plus rapide à des états de charge inférieurs. L'étape de charge finale d'une batterie au lithium réduit le courant à mesure que la tension approche une valeur élevée. Un chargeur de batterie au lithium doit s'arrêter lorsqu'il est plein pour éviter les dommages dus à une surcharge.

Le batterie au lithium continuera probablement à être la technologie rechargeable préférée. Les progrès dans les conceptions à semi-conducteurs pourraient produire des batteries au lithium offrant une sécurité et une densité énergétique plus élevées. Pour les applications nécessitant une alimentation portable, la batterie au lithium offre une solution pratique.