La pierre angulaire des nouvelles énergies : lire le développement et le principe des batteries au lithium
Les batteries au lithium sont un type courant de batterie rechargeable dont la réaction électrochimique est basée sur la migration des ions lithium entre les électrodes positives et négatives. Les batteries au lithium présentent les avantages d'une densité énergétique élevée, d'une longue durée de vie et d'un faible taux d'autodécharge, elles sont donc largement utilisées dans divers appareils électroniques et véhicules électriques.
Le principe de fonctionnement des batteries au lithium repose sur la migration des ions lithium entre les électrodes positives et négatives. Pendant le processus de charge, les ions lithium sont libérés du matériau positif (généralement un oxyde tel que le cobaltate de lithium), traversent l'électrolyte et sont ensuite insérés dans le matériau négatif (généralement un matériau carboné). Pendant le processus de décharge, les ions lithium sont séparés du matériau négatif et se déplacent à travers l'électrolyte vers le matériau positif, générant du courant et de l'énergie électrique, qui font fonctionner l'équipement externe.
Le principe de fonctionnement des batteries au lithium peut être simplifié en suivant les étapes suivantes :
1. Pendant le processus de charge, l’électrode négative de la batterie au lithium absorbera les électrons externes. Afin de rester électriquement neutre, l'électrode positive sera obligée de libérer des électrons vers l'extérieur, et les ions lithium qui ont perdu des électrons seront attirés vers l'électrode négative et se déplaceront à travers l'électrolyte jusqu'à l'électrode négative. De cette façon, l’électrode négative reconstitue les électrons et stocke les ions lithium.
2. Lors de la décharge, les électrons retournent à l'électrode positive via le circuit externe et les ions lithium sont également retirés du matériau de l'électrode négative, libérant ainsi l'énergie électrique stockée et retournant à l'électrode positive via l'électrolyte. et les électrons sont combinés pour participer à la réaction de réduction afin de restaurer la structure du composé de lithium.
3. Dans le processus de charge et de décharge, en fait, c'est le processus par lequel les ions lithium chassent les électrons, au cours duquel le stockage et la libération de l'énergie électrique sont réalisés.
Le développement des batteries au lithium est passé par plusieurs étapes. Au début des années 1970, les batteries au lithium métal ont été introduites pour la première fois, mais en raison de la forte activité et des problèmes de sécurité du lithium métal, leur champ d'application était limité. Par la suite, les batteries lithium-ion sont devenues la technologie dominante, qui utilise des composés de lithium non métalliques comme matériaux d'électrode positive pour résoudre le problème de sécurité des batteries au lithium métal. Dans les années 1990, sont apparues les batteries au lithium polymère, utilisant des gels polymères comme électrolytes, améliorant ainsi la sécurité et la densité énergétique des batteries. Ces dernières années, de nouvelles technologies de batteries au lithium telles que les batteries lithium-soufre et les batteries au lithium à semi-conducteurs se sont également développées.
À l’heure actuelle, les batteries lithium-ion restent la technologie de batterie la plus couramment utilisée et la plus mature. Il a une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et un faible taux d'autodécharge, et est largement utilisé dans les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, les véhicules électriques et d'autres domaines. En outre, les batteries au lithium polymère sont également largement utilisées dans des domaines tels que les appareils fins et légers et les écouteurs sans fil, en raison de leur densité énergétique élevée et de leurs caractéristiques de conception minces.
La Chine a réalisé des progrès remarquables dans le domaine des batteries au lithium. La Chine est l’un des plus grands producteurs et consommateurs mondiaux de batteries au lithium. La chaîne industrielle chinoise des batteries au lithium est complète, de l'approvisionnement en matières premières à la fabrication des batteries, elle a une certaine échelle et une certaine force technique. Les entreprises chinoises de batteries au lithium ont réalisé des progrès importants en matière de recherche et développement technologique, de capacité de production et de part de marché. En outre, le gouvernement chinois a également introduit une série de politiques de soutien pour encourager le développement et l’innovation de l’industrie des batteries au lithium. Les batteries au lithium sont devenues une solution énergétique majeure dans des domaines tels que les appareils électroniques et les véhicules électriques.