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Les batteries au lithium sont une classe de batteries composées de lithium métal ou d'alliage de lithium comme matériau d'électrode négative, utilisant une solution électrolytique non aqueuse. Les batteries lithium-ion avec des matériaux en carbone comme électrode négative, des composés contenant du lithium comme électrode positive, en fonction du composé de l'électrode positive, les batteries lithium-ion courantes sont des batteries lithium-ion ternaires, des batteries ioniques au manganate de lithium, des batteries ioniques au phosphate de fer de lithium, etc.
1. Batterie lithium-ion à matériau ternaire
Nous disons souvent que la batterie lithium-ion ternaire est la batterie lithium-ion polymère ternaire, elle fait référence au matériau de l'électrode positive utilisant du manganate de lithium nickel cobalt ou de l'acide lithium nickel cobalt aluminium comme matériau de cathode ternaire de la batterie lithium-ion. La capacité de la batterie lithium-ion à matériau ternaire est plus élevée, la durée de vie est meilleure ; le multiplicateur de décharge est bon.
Les inconvénients sont les suivants : le prix est le plus élevé des trois matériaux, et il n'y a pas d'avantage en matière de sécurité. Les cas actuels d'explosion de batteries lithium-ion utilisant des batteries lithium-ion à matériau ternaire sont majoritaires.
2. Batteries ioniques au phosphate de fer-lithium
Les batteries lithium-phosphate de fer sont des batteries lithium-ion dont la cathode est constituée de phosphate de fer lithié. Ses performances en matière de sécurité sont meilleures, sa durée de vie élevée (environ 1500 fois) et ses performances à haute température.
Les batteries au phosphate de fer-lithium sont généralement considérées comme des batteries vertes qui ne contiennent pas de métaux lourds ni de métaux rares et qui sont non toxiques et non polluantes. La raison pour laquelle les piles au phosphate de fer-lithium sont privilégiées par l'industrie est importante pour des raisons environnementales.
Bien sûr, le phosphate de fer-lithium a aussi ses défauts : par exemple, le prix n'est pas bon marché, les performances à basse température sont médiocres, en plus d'un même volume de poids, la capacité est faible.
3. Batterie ionique au manganate de lithium
Comme son nom l'indique, la batterie ionique au manganate de lithium est constituée de manganate de lithium comme matériau de cathode, et le manganate de lithium est l'un des matériaux de cathode ionique de lithium les plus prometteurs. Les batteries ioniques au manganate de lithium sont largement utilisées en raison de leur faible coût, de leur caractère non polluant, de leur grande sécurité et de leurs bonnes performances en tant que multiplicateur. En outre, le manganate de lithium présente de bonnes performances à basse température et peut atteindre une efficacité de plus de 90 % à une température de moins 20 degrés au-dessous de zéro.
Les inconvénients du manganate de lithium sont sa faible performance à haute température et sa tendance à gonfler, sa durée de vie relativement courte (généralement autour de 300 à 400 cycles) et le fait que le matériau lui-même n'est pas très stable et sujet à la décomposition gazeuse, de sorte qu'il est principalement utilisé en combinaison avec d'autres matériaux pour réduire le coût des batteries. Ses faibles performances en matière de cycles et de stabilité électrochimique limitent considérablement son industrialisation.
Comparaison sommaire :
En termes de sécurité, les trois matériaux des batteries lithium-ion sont plus sûrs que le phosphate de fer lithié et le manganate de lithium. En termes de capacité, le lithium ternaire et le lithium manganate sont supérieurs. Les batteries ioniques au phosphate de fer-lithium ont la durée de vie la plus longue, tandis que les batteries ioniques au manganate de lithium ont un net avantage en termes de coût de production et de température d'utilisation.