Téléphones cellulaires, tablettes, caméscopes, ordinateurs portables… De nombreux appareils électroniques fonctionnent aujourd’hui grâce à des batteries en lithium. Elles sont aussi fréquemment utilisées dans l’industrie automobile. En plus d’être performantes et rechargeables, ces modèles profitent d’une longue durée de vie. Mais, comment sont-elles fabriquées ?
Fabrication de batterie en lithium : comment procède-t-on ?
Pour concevoir ses produits, chaque fabricant de batterie lithium en France ou ailleurs dans le monde, réalise un assemblage de cellules électrochimiques de lithium.
Une cellule de lithium-ion se compose d’une plaque d’aluminium, qui va recueillir le courant, d’une électrode positive, d’un électrolyte, d’une électrode négative et d’une plaque de cuivre. Une fois reliées entre elles, elles permettent de créer un générateur d’énergie qui pourra être utilisé aussi bien sur les composants électroniques courants que les véhicules électriques.
Différents systèmes sont mis à profit au cours de ce processus afin de garantir la durabilité de la batterie. Les systèmes de contrôle veillent par exemple à assurer une sécurité d’usage optimale.
La fabrication de batterie en lithium fait également intervenir d’autres matériaux, à savoir le cobalt, le nickel, le graphite ou le manganèse.
Les composants du lithium absorbent l’humidité contenue dans l’air. Ce qui va occasionner une production d’hydroxyde de lithium, d’hydrogène et de chaleur. Ces réactions pouvant nuire à la qualité des batteries produites, la fabrication de batteries en lithium doit être réalisée dans un environnement le moins humide possible.
Batteries en lithium : en quoi se démarquent-elles ?
Il existe actuellement sur le marché différents types de batteries rechargeables. NiMH (Nickel hydrure métallique), NiCD (Nickel-cadmium), batteries au plomb, Li-polymère (lithium-polymère), Li-ion (lithium-ion)… Les utilisateurs ont ainsi l’embarras du choix. Ce sont pourtant les batteries en lithium qui sont les plus plébiscitées. Elles allient en effet plusieurs atouts :
- leur légèreté (le lithium est le troisième élément le plus léger après l’hydrogène et l’hélium) ;
- leur performance ;
- leur longue durée de vie ;
- leur taille réduite.
Les batteries en lithium-ion et en lithium-polymère présentent cependant des différences palpables.
Disposant d’une haute densité énergétique, la batterie en lithium-ion garantit un plus grand stockage d’énergie par unité de masse que d’autres modèles proposés sur le marché. Par rapport à une batterie en lithium-polymère, elle est plus accessible.
Ce type de batterie ne présente également pas l’inconvénient de l’effet mémoire. Nul besoin d’attendre que la batterie se décharge complètement pour la recharger. Ainsi, contrairement aux technologies nickel-métal-hydrure et nickel-cadmium, les batteries lithium-ion ne deviennent pas difficiles à charger à mesure que le temps passe. L’effet mémoire tend, en effet, à diminuer la capacité d’emmagasinage d’énergie de certaines batteries.
Appréciées pour leur robustesse et leur flexibilité, les batteries en lithium-polymère n’offrent toutefois pas la même densité énergétique que les modèles en lithium-ion. Cela signifie qu’elles stockent moins d’énergie.
Comment fonctionnent les batteries en lithium-ion ?
L’énergie chimique contenue dans le lithium est transformée en énergie électrique à travers un processus d’échange d’ions entre l’anode et la cathode. La réaction se produit une fois les deux électrodes immergées dans un électrolyte liquide, à savoir du solvant et des sels de lithium dans le cas d’une batterie lithium-ion. La majorité des modèles actuels intègre un contrôleur électronique servant à réguler les flux d’alimentation et de décharge. Cela évite à la batterie de surchauffer ou d’exploser.
Une batterie lithium-polymère ne recourt pas, pour sa part, à une substance conductrice liquide. L’électrolyte peut être un solide sec, un gel ou un composé chimique poreux.
