Introduction:
Les batteries peuvent être divisées en trois grandes catégories : les batteries chimiques, les batteries physiques et les batteries biologiques. Les batteries chimiques sont les plus utilisées dans les véhicules électriques.
Batterie chimique : Une batterie chimique est un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique par des réactions chimiques. Elle est composée d'électrodes positives et négatives et d'électrolytes.
Batterie physique : Une batterie physique convertit l’énergie physique (comme l’énergie solaire et l’énergie mécanique) en énergie électrique grâce à des changements physiques.
Classification des batteries chimiques : D'un point de vue structurel, elles peuvent être divisées en deux catégories : les batteries de stockage (incluant les batteries primaires et secondaires) et les piles à combustible. Les batteries primaires : ne peuvent être utilisées qu'une seule fois, le matériau actif est irréversible, l'autodécharge est faible, la résistance interne est élevée et la capacité massique et volumique spécifique est élevée.
Batteries secondaires : elles peuvent être chargées et déchargées à plusieurs reprises, leur matériau actif est réversible et sont largement utilisées dans divers dispositifs de charge. La plupart des modèles actuellement sur le marché utilisent des batteries secondaires rechargeables pour l'alimentation du véhicule. Les batteries secondaires se divisent en batteries plomb-acide, batteries nickel-cadmium, batteries nickel-hydrure métallique et batteries lithium, selon les différents matériaux d'électrode positive. Actuellement, les constructeurs automobiles utilisent principalement ces batteries.piles au lithium, et quelques-uns utilisent des batteries nickel-hydrure métallique.
Définition de la batterie au lithium
Batterie au lithiumest une batterie qui utilise du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau d'électrode positive ou négative et une solution électrolytique non aqueuse.
Le processus de charge et de décharge d'une batterie au lithium repose principalement sur le mouvement des ions lithium (Li+) entre les électrodes positive et négative. Lors de la charge, les ions lithium sont désintercalés de l'électrode positive et intégrés à l'électrode négative par l'intermédiaire de l'électrolyte. L'électrode négative est alors riche en lithium ; lors de la décharge, c'est l'inverse.
Principe électrochimique de la batterie lithium-ion
Formule de réaction de l'électrode positive : LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
Formule de réaction de l'électrode négative : C + xLi+ + xe- → CLix
Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et un faible taux d'autodécharge, et sont largement utilisées dans les téléphones portables, les ordinateurs portables et les véhicules électriques.
Les domaines d'application depiles au lithiumLes applications des batteries lithium-ion sont principalement divisées en applications de puissance et applications hors puissance. Les applications de puissance incluent les véhicules électriques, les outils électriques, etc. ; les applications hors puissance incluent l'électronique grand public et le stockage d'énergie.
Composition et classification des batteries au lithium
Les batteries au lithium se composent principalement de quatre éléments : les matériaux d'électrode positive, les matériaux d'électrode négative, les électrolytes et les séparateurs. Les matériaux d'électrode négative influencent principalement le rendement initial et les performances de cycle des batteries lithium-ion. Les électrodes négatives des batteries au lithium se divisent principalement en deux catégories : les matériaux carbonés et les matériaux non carbonés. Parmi les matériaux carbonés, l'application la plus commercialisée est le matériau d'électrode négative en graphite, parmi lesquels le graphite artificiel et le graphite naturel ont des applications industrielles à grande échelle. Les électrodes négatives à base de silicium font l'objet de recherches par les principaux fabricants d'électrodes négatives et comptent parmi les nouveaux matériaux d'électrode négative les plus susceptibles d'être utilisés à grande échelle à l'avenir.
Batteries au lithiumsont classées en batteries au lithium-oxyde de cobalt, batteries au lithium-phosphate de fer, batteries ternaires, etc. selon les matériaux de l'électrode positive ;
Selon la forme du produit, elles sont divisées en batteries carrées, batteries cylindriques et batteries souples ;
Selon les applications, on distingue les batteries pour l'électronique grand public, le stockage d'énergie et les batteries de puissance. Parmi elles, les batteries au lithium grand public sont principalement utilisées dans les produits 3C ; les batteries de stockage d'énergie sont principalement utilisées pour le stockage d'énergie domestique et le stockage d'énergie dans les systèmes de production d'énergie décentralisée, tels que l'énergie solaire et l'énergie éolienne ; les batteries de puissance sont principalement utilisées dans divers véhicules électriques, outils électriques et véhicules à énergies nouvelles.
Conclusion
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Date de publication : 18 septembre 2024