Est-ce que les batteries au lithium-ion alimenteront le
nouveau millénaire?
Isidor Buchmann
Cadex Electronics Inc.
Isidor.buchmann@cadex.com
www.buchmann.ca
Pendant plusieurs années, les batteries au nickel-cadmium
(NiCd) furent les seules batteries utilisables dans les appareils
portatifs tels que les appareils de communication sans fil
et les ordinateurs portatifs. En 1990, les batteries au nickel-métal-hydrure
(NiMH) et les batteries au lithium-ion (Li-ion) ont été
mises sur le marché, offrant ainsi une plus grande
capacité. Les batteries des deux compositions chimiques
ont été en concurrence féroce, chacune
prétendant offrir un meilleur rendement et de plus
petites dimensions.
Quelle composition chimique gagnera, et quel système
pavera le chemin du nouveau millénaire? Le gagnant
est la Li-ion, surtout pour les portatifs de petites dimensions.
La batterie Li-ion nécessite peu d'entretien, ce qui
constitue un avantage qu'aucune autre composition chimique
ne peut égaler. Il n'y a pas de mémoire et aucun
cyclage périodique n'est requis pour prolonger la durée
de vie de la batterie. En plus de sa densité d'énergie
élevée et de son poids léger, le degré
d'autodécharge de la Li-ion est deux fois moins élevé
que celui de la NiCd et de la NiMH, ce qui fait de la Li-ion
un produit qui convient très bien aux applications
modernes utilisant des jauges à essence.
Par contre, la Li-ion est fragile et requiert un circuit de
protection pour assurer un fonctionnement sécuritaire.
Le courant de charge est modéré, et la charge
de la batterie doit être effectuée en respectant
des normes rigoureuses. En outre, la Li-ion est sujette au
vieillissement, qu'elle soit utilisée ou non.
Historique
Le travail avant-gardiste sur la batterie au lithium débuta
en 1912 avec G. N. Lewis, cependant il a fallut attendre jusqu'au
début des années 1970 avant la mise sur le marché
des premières batteries non-rechargeable au lithium.
Les tentatives pour développer les batteries rechargeables
au lithium ont suivi pendant les années 1980, cependant
celles-ci échouèrent à cause des problèmes
reliés à la sécurité.
Le lithium est le plus léger des métaux, il
offre le plus grand potentiel électrochimique et il
génère la plus grande quantité d'énergie.
Les batteries rechargeables qui utilisent du métal
lithium comme électrodes négatives (anodes)
peuvent fournir une tension élevée et une excellente
capacité énergétique, résultant
ainsi en une densité énergétique extraordinairement
élevée.
Après de nombreuses recherches sur les batteries rechargeables
au lithium pendant les années 1980, on a découvert
que le cyclage altère les électrodes au lithium,
ce qui réduit sa stabilité thermique, et ce
qui cause une perte de potentiel thermique. Si ça se
produit, la température de l'élément
s'approche rapidement du point de fusion du lithium, ce qui
résulte en une violente réaction. Une grande
quantité de batteries rechargeables au lithium qui
avaient été expédiées au Japon
ont dû être rappelées en 1991 après
qu'une batterie utilisée dans un téléphone
cellulaire eut généré des gaz brûlants,
ce qui infligea des brûlures à la figure d'un
homme.
À cause de l'instabilité inhérente du
métal lithium, surtout pendant la charge, les recherches
ont été réorientées vers une batterie
au lithium non-métallique utilisant le lithium-ion.
Bien que sa densité énergétique soit
légèrement plus faible que celle du métal
lithium, la Li-ion est sécuritaire pourvu que certaines
précautions soient prises pendant la charge et la décharge.
En 1991, Sony Corporation a commercialisé la première
batterie Li-ion. Les autres fabricants ont suivi par la suite.
Aujourd'hui, la batterie de composition chimique Li-ion est
la batterie qui connaît l'expansion la plus rapide et
qui est la plus prometteuse.
|
