Qu'est-ce qu'une batterie au lithium-ion (Li-ion) ?

Définition en une phrase

Une batterie lithium-ion (Li-ion) est un dispositif de stockage d'énergie rechargeable qui génère de l'électricité par le mouvement réversible d'ions lithium entre l'anode et la cathode à travers un électrolyte, offrant une densité énergétique élevée et une longue durée de vie pour une large gamme d'applications[Instituts de recherche UL]

Explication détaillée

Les batteries lithium-ion sont la technologie de batterie rechargeable dominante dans le monde d'aujourd'hui, alimentant aussi bien les smartphones et les ordinateurs portables que les véhicules électriques et les équipements industriels. Leur fonctionnement repose sur le mouvement des ions lithium entre deux électrodes - l'anode (généralement en graphite) et la cathode (divers oxydes métalliques de lithium) - à travers un électrolyte liquide ou gélifié. Pendant la décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode, libérant ainsi de l'énergie ; la charge inverse ce processus. Cette chimie permet une densité énergétique élevée, une faible autodécharge et la possibilité d'effectuer des centaines, voire des milliers de cycles de charge.DOE]

Composants clés

• Anode : Généralement constitué de graphite, il stocke les ions lithium pendant la charge.
• Cathode : Fabriqués à partir d'oxydes métalliques de lithium (par exemple, NMC, LFP, NCA), ils déterminent la densité énergétique et la sécurité.
• Électrolyte : Solvant organique avec sel de lithium, permet le mouvement des ions.
• Séparateur : Film polymère poreux empêchant les courts-circuits tout en permettant la circulation des ions.
• Collectionneurs actuels : Feuilles conductrices qui relient les électrodes à des circuits externes.
• Système de gestion de la batterie (BMS) : Surveille et protège la batterie, en assurant un fonctionnement sûr, en équilibrant les cellules et en empêchant la surcharge/décharge.Synopsys]

Variantes chimiques et performances

Les batteries Li-ion se déclinent en plusieurs chimies, chacune présentant des caractéristiques uniques :

• NMC (oxyde de nickel-manganèse-cobalt) : Densité énergétique élevée, largement utilisée dans les véhicules électriques et les applications industrielles.
• LFP (lithium-phosphate de fer) : Sécurité supérieure, longue durée de vie et stabilité thermique, idéales pour le stockage stationnaire et les utilisations critiques en matière de sécurité.
• NCA (oxyde de nickel, de cobalt et d'aluminium) : Densité énergétique très élevée, utilisée dans les VE à haute performance (par exemple, Tesla).
• LCO (oxyde de lithium et de cobalt) : Courant dans l'électronique grand public pour sa haute densité énergétique.

La densité énergétique typique se situe entre 150 et 260 Wh/kg, avec une durée de vie de 500 à plus de 2 000 cycles en fonction de la chimie et de l'utilisation.Université de la batterie]

Sécurité et normes internationales

La sécurité est primordiale dans la conception des batteries Li-ion. Les principales normes internationales sont les suivantes

• UL (Underwriters Laboratories) : Certification de sécurité rigoureuse (par exemple, UL 1642, UL 2054).
• CE (Conformité Européenne) : Obligatoire pour les produits de l'Espace économique européen.
• RoHS : Limite les substances dangereuses.
• IEC 62133 : Norme de sécurité mondiale pour les piles rechargeables. La conformité garantit que les piles sont testées pour leur sécurité électrique, mécanique et thermique, réduisant ainsi les risques d'incendie ou d'explosion.[Batteries Inc.]

Applications dans le monde réel

Les batteries Li-ion font partie intégrante de :

• Appareils domestiques intelligents (par exemple, capteurs, systèmes de sécurité)
• Électronique de poche (par exemple, smartphones, tablettes)
• Équipements industriels (par exemple, robotique, alimentation de secours)
• Véhicules électriques et systèmes de stockage d'énergie

Yungbang est spécialisée dans les batteries Li-ion personnalisées pour les clients B2B dans les secteurs de la maison intelligente, de l'industrie et de l'électronique grand public. Elle compte plus de 2 500 clients dans plus de 30 pays. Tous les produits sont conformes aux certifications internationales (UL, CE, RoHS) et sont soutenus par une technologie BMS avancée pour la sécurité et la fiabilité. En savoir plus sur les solutions personnalisées de Yungbang.

Concepts connexes

• Batterie au lithium polymère (LiPo) : Une variante utilisant un électrolyte polymère pour des facteurs de forme flexibles.
• Système de gestion de la batterie (BMS) : Essentiel pour la sécurité, la performance et la longévité.
• 18650: Format cylindrique courant d'une cellule Li-ion.
• Densité énergétique : La quantité d'énergie stockée par unité de masse.
• Durée du cycle : Nombre de cycles de charge/décharge avant une perte de capacité significative.
• L'emballement thermique : Un risque de sécurité lorsqu'une chaleur excessive entraîne des réactions incontrôlables.

Pour plus d'informations, voir BU-205 : Types de lithium-ion et Aperçu technique d'Ossila.

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