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RÉSUMÉ
Cet article est consacré au système lithium-ion : intérêts, caractéristiques, points faibles et perspectives. Cette technologie permet des densités d’énergie élevées, d’où sa présence sur la marché des batteries portables, mais également des densités de puissance élevées, ce qui devrait lui assurer un rôle prépondérant dans le véhicule hybride et à terme un avenir florissant au sein de tous les générateurs électrochimiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jack ROBERT : Professeur émérite à l’université Paris Sud XI
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Jean ALZIEU : Ingénieur-chercheur à Électricité de France
INTRODUCTION
Lensemble des considérations développées au paragraphe 1 ci-dessous désigne a priori le lithium comme l’un des tous premiers matériaux d’électrode. Cet élément présente un caractère réducteur particulièrement prononcé. Son potentiel, l’un des plus bas de ceux de tous les éléments (cf. tableau 1 du chapitre [D 3 351] « Considérations théoriques ») et plus généralement de ceux des matériaux d’anode connus, est égal à – 3,045 V/ENH. En associant le lithium à un oxydant, on peut disposer d’une énergie et d’une fem, supérieures à celles crées par la plupart des couples électrochimiques. En outre, la masse volumique du lithium (0,534 g/cm 3) est faible et, par voie de conséquence, sa capacité spécifique (3 860 Ah/kg) plus élevée que celle des matériaux d’anode en usage (par exemple : Cd, 477 Ah/kg). Dans les dossiers consacrés aux piles électriques du présent traité, l’auteur cite le couple lithium-fluor. Si l’on pouvait réaliser un générateur à l’aide de ces deux éléments, ce qui n’est pas le cas, celui-ci aurait une tension de l’ordre de 5,91 V et une énergie massique théorique de 6 106 Wh/kg. L’énergie massique pratique pourrait atteindre 1 500 à 2 000 Wh/kg. À titre de comparaison, pour un rendement de Carnot de 0,25, l’énergie massique pratique de l’essence est de 3 000 Wh/kg.
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- Version courante de nov. 2024 par Jolanta ŚWIATOWSKA, Domitille GIAUME
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9. Perspectives
Il importe d’être conscient que le système lithium-ion qui réalise une mise en œuvre du concept « rocking chair », ne date que d’une quinzaine d’années. Sa progression sur le plan technique mais aussi son développement commercial ont été et demeurent rapides. Il est donc quelque peu imprudent de conférer à l’état de l’art actuel (2005) la pérennité du document imprimé, alors que :
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de nouvelles familles d’électrolytes polymères « plastifiés » sont proposées et font l’objet d’études approfondies [48]. Les applications concernent également les supercondensateurs [49] ;
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la technologie Li-ion peut, à la fois, permettre des densités d’énergie élevées, mais également des densités de puissance élevées, par modification des épaisseurs et des surfaces d’électrodes. Ce type de performances devrait se révéler déterminant dans le domaine du véhicule hybride (cf. , § 3.5.3) ;
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selon M. Broussely (Saft, [50]), « La diminution du coût de fabrication et l’amélioration de la sécurité d’utilisation sont deux critères qui, lorsqu’ils seront remplis, permettront au Li-ion de devenir un couple universel pour tous générateurs électrochimiques » ;
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et toujours selon Saft, « Le système Li-ion est considéré comme la future technologie spatiale du fait de ses nombreux avantages ». Outre le fait que des objets spatiaux sont déjà équipés d’accumulateurs Li-ion (figure 14), il semble tout à fait probable que cette technologie est appelée à remplacer tout autre type d’accumulateur (notamment Ni- MH) dans la plupart des projets à venir.
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