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Article

1 - ACCUMULATEURS NICD

2 - ACCUMULATEURS NIMH

3 - ACCUMULATEURS LITHIUM

4 - COMPARAISONS DES ACCUMULATEURS NICD, NIMH ET LITHIUM-ION

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : E2141 v1

Accumulateurs lithium
Batteries électriques pour applications portables et embarquées - Technologies

Auteur(s) : Serge PELISSIER, Ali SARI, Pascal VENET

Relu et validé le 13 avr. 2023

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RÉSUMÉ

Plusieurs familles de batteries électriques sont présentes dans les équipements portables ou nomades, industriels ou de loisir. Chaque technologie de batterie présente des caractéristiques électriques et des conditions d’usage spécifiques. Cet article passe en revue les trois principales technologies utilisées (NiCd, NiMH et lithium-ion) et détaille pour chacune le fonctionnement, les caractéristiques électriques, les règles d’usage et de transport.

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ABSTRACT

Batteries for embedded and portable applications Technologies

Several families of electrical batteries are used in portable, mobile, industrial and leisure equipment. Each battery technology has electrical characteristics and specific operating conditions. This article reviews the three main technologies concerned (NiCd, NiMH and lithium-ion) and details their operation, electrical characteristics, rules of use and transport.

Auteur(s)

  • Serge PELISSIER : Directeur de Recherche, Université Gustave EIFFEL - Laboratoire LICIT-ECO7, Bron, France

  • Ali SARI : Professeur des Universités, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 - Laboratoire AMPERE, UMR CNRS 5005, Villeurbanne, France

  • Pascal VENET : Professeur des Universités, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 - Laboratoire AMPERE, UMR CNRS 5005, Villeurbanne, France

INTRODUCTION

Le développement d’équipements portables ou nomades, industriels ou de loisir, s’accompagne de besoins de plus en plus importants d’autonomie et donc de batteries électriques performantes. Les technologies d’accumulateurs ont connu, ces dernières années, de nombreuses innovations avec l’apparition de nouvelles familles de produits. Si les technologies à base de nickel cadmium et de nickel métal hydrure sont maîtrisées depuis de nombreuses années, les batteries à base de lithium sont plus récentes et évoluent très régulièrement entraînant une augmentation de leurs performances et l’apparition de nouvelles variantes chimiques. Il est donc nécessaire d’avoir une vision claire sur les enjeux et les contraintes des divers domaines applicatifs, ainsi que sur les performances des technologies en présence. Chaque famille d’accumulateurs présente des spécificités au niveau des caractéristiques en puissance ou en énergie. De plus, les conditions d’usage diffèrent d’une technologie à l’autre. Choisir une technologie d’accumulateur pour une application donnée mobilise donc des connaissances et des informations multiples. Dans un premier article [E 2 140], les notions de base sur les accumulateurs (définition, constitution, principe, caractérisation, modélisation, vieillissement) ont été définies. Ce second article passe en revue les trois principales technologies utilisables dans ces applications et détaille pour chacune le principe de fonctionnement, les caractéristiques électriques, les règles d’usage et de transport.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.

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KEYWORDS

lithium-ion   |   electric accumulator   |   battery   |   portables applications   |   NiCd-NiMH

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e2141


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3. Accumulateurs lithium

3.1 Différentes familles d’accumulateurs au lithium et principe de fonctionnement

L’utilisation actuelle privilégiée du lithium (Li) pour les batteries à destination des applications portables et embarquées est liée au fait que c’est le métal le plus léger connu actuellement (sa masse volumique étant de 535 kg/m3). Par ailleurs, comme le couple oxydant-réducteur Li+/Li présente un fort potentiel d’oxydoréduction, le lithium s’avère être un élément de choix dans la fabrication des accumulateurs, puisqu’il conduit à des cellules de tension nominale élevée, comprise approximativement entre 2 et 4,5 V en fonction des associations de matériaux choisies .

HAUT DE PAGE

3.1.1 Lithium-métal polymère

La figure 13 schématise un accumulateur lithium-métal . L’électrode négative est constituée de lithium métallique déposé sur un collecteur en cuivre. Celui-ci ne peut être en aluminium (souvent privilégié pour des raisons de coût et...

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Accumulateurs lithium
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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SAFT -   Saft.  -  (En ligne) – http://www.saftbatteries.com/fr (2017).

  • (2) - SEBANG -   Gbattery.  -  (En ligne) – http://www.gbattery.com (2017).

  • (3) - Panasonic -   Secondary Batteries (Rechargeable Batteries) : Nickel Metal Hydride Batteries.  -  (En ligne) – https://eu.industrial.panasonic.com/products/batteries-energy-products/secondary-batteries-rechargeable-batteries/nickel-metal-hydride (2017).

  • (4) - SAVOYE (F.) -   Impact des impulsions périodiques de courant sur la performance et la durée de vie des accumulateurs lithium-ion et conséquences de leur mise en œuvre dans une application transport.  -  Thèse de doctorat de l'Université Claude Bernard Lyon 1 (2012).

  • (5) - NANINI-MAURY (E.) -   Formulation d’électrolytes à haut potentiel pour la caractérisation d’électrodes positives innovantes. Batteries lithium-ion pour le véhicule électrique.  -  Thèse de doctorat de l’Université Pierre et Marie Curie...

1 Sites Internet

Battery University : un site d’information très complet sur les batteries

http://batteryuniversity.com/

BEST Batteries and Energy Storage Technologies : un site commercial qui recense des actualités et des manifestions en lien avec les batteries

http://www.bestmag.co.uk/

HAUT DE PAGE

2 Réglementation

Directive 2006/66/CE relative aux piles et accumulateurs ainsi qu'aux déchets de piles et d'accumulateurs.

Décret 99-374 du 12 mai 1999 relatif à la mise sur le marché des piles et accumulateurs et à leur élimination.

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3 Événements

Batteries20xx : Conférence annuelle consacrée aux batteries à Nice – France.

http://www.batteriesevent.com/

...

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