Batteries Li-ion
Batteries Li-ion - Conception théorique

Dans le principe, produire de l’énergie consiste à convertir une forme particulière d’énergie (photons, réaction chimique, température…) en un courant électrique. Parmi les différentes technologies développées à ce jour, on trouve par exemple les piles à combustible, les batteries ou accumulateurs, les cellules solaires ou photovoltaïques ou encore les cellules thermoélectriques. Les piles, accumulateurs ou batteries désignent des dispositifs dont la fonction est de transformer l’énergie libérée par une réaction électrochimique, en énergie électrique. Ce processus se produit aux deux électrodes du dispositif (électrode positive et électrode négative) et conduit à la décharge du générateur. Dans le cas où la réaction électrochimique est irréversible, le générateur est déchargé une seule fois et de façon définitive. On parle alors de système primaire ou de pile. Dans le cas où elle est réversible, une source extérieure d’énergie est utilisée pour ramener les électrodes à leur état initial et recharger le dispositif après sa décharge. On parle alors de système secondaire, ou d’accumulateur, ou encore de batterie.

Plusieurs familles d’accumulateurs sont aujourd’hui commercialisées, chacune dans le domaine d’application qui lui revient, en fonction de ses caractéristiques générales (tension, puissance, temps de recharge…). Les accumulateurs à base de lithium font partie des dispositifs électrochimiques les plus récents, expliquant l’intense recherche fondamentale et technologique qui leur est consacrée. On distingue trois technologies différentes pour ces accumulateurs : la technologie Li-métal, la technologie Li-ion et la technologie Li-polymère. Les deux premières catégories diffèrent par la nature de leur électrode négative, à savoir du lithium métallique dans la technologie Li-métal et un matériau d’insertion dans la technologie Li-ion. Bien que délivrant les plus grandes quantités d’énergie (≈ 100 à 200 Wh/kg), ces batteries posent d’importants problèmes de sécurité, pouvant aller du simple court-circuit à l’explosion ou la mise à feu de la batterie. Pour éviter les contacts entre électrodes à l’origine de ces problèmes de sécurité,...