Que sont les batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion sont un type de chimie de batterie populaire. L’un des principaux avantages de ces batteries est qu’elles sont rechargeables. En raison de cette fonctionnalité, on les retrouve aujourd’hui dans la plupart des appareils grand public qui utilisent une batterie. On les trouve dans les téléphones, les véhicules électriques et les voiturettes de golf alimentées par batterie.

Comment fonctionnent les batteries lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion sont constituées d’une ou plusieurs cellules lithium-ion. Ils contiennent également un circuit imprimé de protection pour éviter la surcharge. Les cellules sont appelées batteries une fois installées dans un boîtier doté d’un circuit imprimé de protection.

Les batteries lithium-ion sont-elles identiques aux batteries au lithium ?

Non. Une batterie au lithium et une batterie lithium-ion sont très différentes. La principale différence est que ces dernières sont rechargeables. Une autre différence majeure est la durée de conservation. Une batterie au lithium peut durer jusqu'à 12 ans sans être utilisée, tandis que les batteries lithium-ion ont une durée de conservation allant jusqu'à 3 ans.

Quels sont les composants clés des batteries lithium-ion

Les cellules lithium-ion comportent quatre composants principaux. Ce sont :

Anode

L'anode permet à l'électricité de passer de la batterie à un circuit externe. Il stocke également les ions lithium lors du chargement de la batterie.

Cathode

La cathode détermine la capacité et la tension de la cellule. Il produit des ions lithium lors de la décharge de la batterie.

Électrolyte

L'électrolyte est un matériau qui sert de conduit aux ions lithium pour se déplacer entre la cathode et l'anode. Il est composé de sels, d'additifs et de divers solvants.

Le séparateur

La dernière pièce d’une cellule lithium-ion est le séparateur. Il agit comme une barrière physique pour séparer la cathode et l’anode.

Les batteries lithium-ion fonctionnent en déplaçant les ions lithium de la cathode vers l'anode et vice versa via l'électrolyte. Lorsque les ions se déplacent, ils activent les électrons libres dans l’anode, créant une charge au niveau du collecteur de courant positif. Ces électrons traversent l'appareil, un téléphone ou une voiturette de golf, vers le collecteur négatif et retournent dans la cathode. La libre circulation des électrons à l’intérieur de la batterie est empêchée par le séparateur, les forçant vers les contacts.

Lorsque vous chargez une batterie lithium-ion, la cathode libère des ions lithium qui se déplacent vers l'anode. Lors de la décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode, ce qui génère un flux de courant.

Quand les batteries lithium-ion ont-elles été inventées ?

Les batteries lithium-ion ont été conçues pour la première fois dans les années 70 par le chimiste anglais Stanley Whittingham. Au cours de ses expériences, les scientifiques ont étudié diverses compositions chimiques pour créer une batterie capable de se recharger toute seule. Son premier essai impliquait du disulfure de titane et du lithium comme électrodes. Cependant, les batteries se court-circuiteraient et exploseraient.

Dans les années 80, un autre scientifique, John B. Goodenough, relève le défi. Peu de temps après, Akira Yoshino, un chimiste japonais, a commencé des recherches sur cette technologie. Yoshino et Goodenough ont prouvé que le lithium métal était la principale cause des explosions.

Dans les années 90, la technologie lithium-ion a commencé à gagner du terrain, devenant rapidement une source d’énergie populaire à la fin de la décennie. C’était la première fois que cette technologie était commercialisée par Sony. Ce mauvais bilan de sécurité des batteries au lithium a incité au développement des batteries lithium-ion.

Même si les batteries au lithium peuvent contenir une densité énergétique plus élevée, elles sont dangereuses pendant la charge et la décharge. D’un autre côté, les batteries lithium-ion peuvent être chargées et déchargées en toute sécurité lorsque les utilisateurs respectent les consignes de sécurité de base.

Quelle est la meilleure chimie du lithium-ion ?

Il existe de nombreux types de compositions chimiques pour batteries lithium-ion. Ceux disponibles dans le commerce sont :

Titanate de lithium
Oxyde d'aluminium lithium-nickel-cobalt
Oxyde de cobalt de lithium-nickel-manganèse
Oxyde de lithium et de manganèse (LMO)
Oxyde de lithium et de cobalt
Phosphate de fer et de lithium (LiFePO4)

Il existe de nombreux types de produits chimiques pour les batteries lithium-ion. Chacun a ses avantages et ses inconvénients. Cependant, certains ne conviennent qu’à des cas d’utilisation spécifiques. En tant que tel, le type que vous choisirez dépendra de vos besoins en énergie, de votre budget, de votre tolérance de sécurité et de votre cas d’utilisation spécifique.

Cependant, les batteries LiFePO4 constituent l’option la plus disponible dans le commerce. Ces batteries contiennent une électrode de graphite-carbone, qui sert d'anode, et du phosphate, de cathode. Ils ont une longue durée de vie pouvant atteindre 10 000 cycles.

De plus, ils offrent une grande stabilité thermique et peuvent gérer en toute sécurité de courtes pics de demande. Les batteries LiFePO4 sont conçues pour un seuil d'emballement thermique allant jusqu'à 510 degrés Fahrenheit, le plus élevé de tous les types de batteries lithium-ion disponibles dans le commerce.

Avantages des batteries LiFePO4

Par rapport aux batteries au plomb et aux autres batteries à base de lithium, les batteries au lithium fer phosphate présentent un énorme avantage. Ils se chargent et se déchargent efficacement, durent plus longtemps et peuvent fonctionner en profondeur.clésans perte de capacité. Ces avantages signifient que les batteries offrent d’énormes économies sur leur durée de vie par rapport aux autres types de batteries. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des avantages spécifiques de ces batteries dans les véhicules à faible vitesse et les équipements industriels.

Batterie LiFePO4 dans les véhicules à basse vitesse

Les véhicules électriques à basse vitesse (LEV) sont des véhicules à quatre roues qui pèsent moins de 3 000 livres. Ils sont alimentés par des batteries électriques, ce qui en fait un choix populaire pour les voiturettes de golf et autres utilisations récréatives.

Lorsque vous choisissez l’option de batterie pour votre LEV, l’une des considérations les plus importantes est la longévité. Par exemple, les voiturettes de golf alimentées par batterie devraient avoir suffisamment de puissance pour parcourir un parcours de golf de 18 trous sans avoir à recharger.

Une autre considération importante est le calendrier de maintenance. Une bonne batterie ne devrait nécessiter aucun entretien pour garantir un plaisir maximal de votre activité de loisir.

La batterie doit également pouvoir fonctionner dans des conditions météorologiques variées. Par exemple, il devrait vous permettre de jouer au golf aussi bien dans la chaleur estivale qu’à l’automne lorsque les températures baissent.

Une bonne batterie doit également être dotée d’un système de contrôle qui garantit qu’elle ne surchauffe pas ou ne refroidit pas trop, ce qui dégraderait sa capacité.

L’une des meilleures marques qui remplit toutes ces conditions fondamentales mais importantes est ROYPOW. Leur gamme de batteries au lithium LiFePO4 est conçue pour des températures de 4°F à 131°F. Les batteries sont livrées avec un système de gestion de batterie intégré et sont extrêmement faciles à installer.

Applications industrielles pour les batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion sont une option populaire dans les applications industrielles. La chimie la plus couramment utilisée est celle des batteries LiFePO4. Certains des équipements les plus courants pour utiliser ces batteries sont :

Chariots élévateurs pour allées étroites
Chariots élévateurs à contrepoids
Chariots élévateurs à 3 roues
Gerbeurs à walkie
Cavaliers d'extrémité et de centre

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les batteries lithium-ion gagnent en popularité dans les milieux industriels. Les principaux sont :

Haute capacité et longévité

Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique et une longévité plus élevées que les batteries au plomb. Ils peuvent peser un tiers du poids et fournir le même rendement.

Leur cycle de vie est un autre avantage majeur. Pour une opération industrielle, l’objectif est de minimiser les coûts récurrents à court terme. Avec les batteries lithium-ion, les batteries des chariots élévateurs peuvent durer trois fois plus longtemps, ce qui entraîne d'énormes économies à long terme.

Ils peuvent également fonctionner à une plus grande profondeur de décharge, jusqu'à 80 %, sans aucun impact sur leur capacité. Cela présente un autre avantage en termes de gain de temps. Les opérations n’ont pas besoin de s’arrêter à mi-chemin pour remplacer les batteries, ce qui peut permettre d’économiser des milliers d’heures de travail sur une période suffisamment longue.

Chargement à grande vitesse

Avec les batteries industrielles au plomb, le temps de charge normal est d’environ huit heures. Cela équivaut à un quart de travail complet de 8 heures pendant lequel la batterie n’est pas disponible. Par conséquent, un gestionnaire doit tenir compte de ce temps d'arrêt et acheter des batteries supplémentaires.

Avec les batteries LiFePO4, ce n’est pas un défi. Un bon exemple est lePiles au lithium industrielles ROYPOW LifePO4, qui se chargent quatre fois plus vite que les batteries au plomb. Un autre avantage est la capacité de rester efficace pendant la décharge. Les batteries au plomb souffrent souvent d’un retard de performance lorsqu’elles se déchargent.

La gamme de batteries industrielles ROYPOW ne présente également aucun problème de mémoire, grâce à un système de gestion de batterie efficace. Les batteries au plomb souffrent souvent de ce problème, ce qui peut empêcher d’atteindre leur pleine capacité.

Avec le temps, cela provoque une sulfatation, ce qui peut réduire de moitié leur durée de vie déjà courte. Le problème se produit souvent lorsque les batteries au plomb sont stockées sans être complètement chargées. Les batteries au lithium peuvent être chargées à intervalles rapprochés et stockées sans problème à n'importe quelle capacité au-dessus de zéro.

Sécurité et manipulation

Les batteries LiFePO4 présentent un énorme avantage dans les environnements industriels. Premièrement, ils présentent une grande stabilité thermique. Ces batteries peuvent fonctionner à des températures allant jusqu'à 131°F sans subir aucun dommage. Les batteries au plomb perdraient jusqu’à 80 % de leur cycle de vie à une température similaire.

Un autre problème est le poids des batteries. Pour une capacité de batterie similaire, les batteries au plomb pèsent beaucoup plus. En tant que tels, ils ont souvent besoin d’un équipement spécifique et d’un temps d’installation plus long, ce qui peut entraîner moins d’heures de travail consacrées au travail.

Un autre problème est la sécurité des travailleurs. En général, les batteries LiFePO4 sont plus sûres que les batteries au plomb. Selon les directives de l'OSHA, les batteries au plomb doivent être stockées dans une pièce spéciale dotée d'un équipement conçu pour éliminer les vapeurs dangereuses. Cela introduit un coût et une complexité supplémentaires dans une opération industrielle.

Conclusion

Les batteries lithium-ion présentent un net avantage dans les environnements industriels et pour les véhicules électriques à basse vitesse. Ils durent plus longtemps, permettant ainsi aux utilisateurs d’économiser de l’argent. Ces batteries ne nécessitent également aucun entretien, ce qui est particulièrement important dans un environnement industriel où la réduction des coûts est primordiale.