Qu’est-ce qu’un accumulateur

Lithium ?

Le lithium : une ressource très présente sur terre

Le lithium est l’élément chimique de numéro atomique 3, de symbole Li. C’est un métal alcalin, situé dans le premier groupe du tableau périodique des éléments. Très réactif, le lithium n’existe pas à l’état natif dans le milieu naturel, mais uniquement sous la forme de composés ioniques. L’ensemble des ressources mondiales identifiées par l’USGS est de 53,8 millions de tonnes dont 58 % en Bolivie et 27 % en Chine. À ce jour les plus gros extracteurs sont les États-Unis, l’Australie, le Chili, l’Argentine et la Chine.

Le basculement de la technologie des batteries vers le lithium est né d’une directive européenne destinée à protéger ses citoyens des effets nocifs des métaux lourds sur la santé. Ainsi le cadmium qui était très largement diffusé au début des années 2000 – les fameuses batteries CadNi (ou NiCad en anglais) – s’est retrouvé banni des applications grand public.

Développées à partir des années 90, les batteries à base de lithium se sont rapidement démocratisées, et se sont quasi totalement substituées aux batteries CadNi, avec des avantages écologiques certains par rapport aux batteries au plomb ou au cadmium.

Pourquoi un tel succès ?

Le succès du lithium dans les batteries tient dans trois avantages. D’une part, la densité d’énergie stockée dans les batteries à base de lithium est plus importante que celle des batteries nickel-cadmium, ou celle de leurs remplaçantes éphémères, les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH). D’autre part, le lithium est un métal très léger. Enfin, ces batteries lithium ne présentent pas d’effet mémoire, contrairement au CadNi, qui obligeait à décharger complètement la batterie pour la recharger sous peine de perdre en capacité. Ces trois avantages – densité, légèreté, effet mémoire – ont largement contribué au déploiement fulgurant du lithium dans les ordinateurs portables et les téléphones. Le moment est désormais venu de stocker l’énergie à plus grande échelle ; voitures, bateaux, maison, réseaux électriques intelligents…

Les déboires du lithium

Pourtant, ces dernières années, nous avons assisté à plusieurs affaires retentissantes d’alertes de consommateurs ou de rappels de produits. On se souvient du premier rappel massif de 6 millions de batteries par Sony en 2006. Mais des annonces ont été faites par d’autres constructeurs en 2006, 2008, 2014… Parmi les derniers en date, Toshiba a annoncé début 2016 un rappel de 100 000 batteries d’ordinateurs produites entre 2011 et 2015 par crainte de surchauffe pouvant entraîner brûlures ou risque d’incendie ou encore, bien sûr, Samsung avec l’affaire de son smartphone pourtant haut de gamme – le Galaxy Note 7 – et ses batteries explosives…

Faut-il parler d’UNE technologie lithium ?

Les autorités, par mesure de précaution, ont résumé la situation à un manichéen lithium-ion = danger. En réalité, il existe de nombreuses technologies de batterie à base de lithium, avec chacune leur domaine de pertinence, leurs avantages et leurs inconvénients.

Faisons un rapide tour d’horizon présenté par the battery university :

Lithium Cobalt Oxyde (LCO)

  • Densité d’énergie
  • Chimie dangereuse
  • Durée de vie faible

Lithium Manganèse Oxyde (LMO)

  • Charge rapide
  • Sécurité
  • Performances
  • Durée de vie

Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA)

  • Densité de puissance
  • Durée de vie
  • Sécurité
  • Coût

Lithium Titanate (LTO)

  • Durée de vie
  • Sécurité
  • Tension inhérente inférieure (2,4 V)
  • Densité inférieure (30–80Wh/kg)

Lithium Cobalt Oxyde (LCO)

  • Densité d’énergie
  • Chimie dangereuse
  • Durée de vie faible

Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA)

  • Densité de puissance
  • Durée de vie
  • Sécurité
  • Coût

Lithium Manganèse Oxyde (LMO)

  • Charge rapide
  • Sécurité
  • Performances
  • Durée de vie

Lithium Titanate (LTO)

  • Durée de vie
  • Sécurité
  • Tension inhérente inférieure (2,4 V)
  • Densité inférieure (30–80Wh/kg)
  • La batterie lithium-cobalt (LiCoO2) présente aujourd’hui la plus forte densité énergétique entre les différentes technologies lithium. Parmi ses avantages, nous pouvons citer l’absence d’effet mémoire et une très faible autodécharge, ce qui permet de la garder longtemps en stockage. Elle a conquis l’univers des ordinateurs portables, des téléphones, et c’est également elle qui équipe les Boeing 787 « Dreamliner ». Vous l’aurez deviné : c’est une batterie capricieuse… Elle requiert de grandes précautions pour sa charge. Un mauvais équilibrage des cellules, et la batterie surchauffe, voire explose ! Après deux incendies d’avion, heureusement sans perte humaine, Boeing et ses partenaires ont reconçu totalement le BMS (battery monitoring system) qui gère l’équilibrage des éléments de la batterie, surveille la température et assure la déconnexion si la tension est trop basse. Une protection mécanique est aussi nécessaire pour éviter les chocs. En effet, une structure interne endommagée ou une perforation peuvent provoquer un incendie.
  • La batterie lithium-nickel-cobalt-aluminium (NCA), proche de la précédente en terme de performance, équipe les véhicules électriques de la marque Tesla. De faible impédance interne, elle permet des décharges importantes, nécessaires pour les accélérations impressionnantes de ces bolides. De la même façon, elle autorise des recharges à des courants importants, limitant la durée de recharge. Inconvénients : elle coûte très cher à produire et est instable ; des cas d’incendie de ces voitures ont été rapportés.
  • La technologie lithium-manganèse-cobalt (NMC), toujours dans les véhicules électriques mais aussi dans certains outils portatifs, est choisie pour sa durée de vie et sa plus grande stabilité que la batterie précédente. General Motors l’a sélectionnée pour sa gamme de véhicules électriques. Mais c’est une batterie qui supporte mal les températures supérieures à 50°C. Tesla a donc préféré cantonner cette technologie aux batteries stationnaires de stockage pour les particuliers, car elle prend un volume supérieur à capacité égale. Ces batteries présentent encore le risque d’incendie, voire d’explosion que l’on reproche aux batteries lithium-cobalt.

Une tension mondiale naît autour de l’approvisionnement en Cobalt, car c’est une ressource rare sur terre. 62% de la production est située en République Démocratique du Congo, commercé bien souvent sous conflits armés dans des mines artisanales et par des enfants…

  • La batterie lithium-métal-polymère (LMP) équipe la « Bluecar » de Bolloré. Elle ne présente pas de risque d’explosion mais possède un rapport capacité/poids relativement modeste de 110 Wh/kg, ce qui reste tout de même près de trois fois supérieur à la batterie plomb. C’est une batterie « chaude » qui nécessite une température de 80°C pour fonctionner.

LES SYSTÈMES LiFePo4 OLENERGIES : SÉCURITÉ/ LONGÉVITÉ/ ÉCOLOGIE

Les technologies lithium précédentes ne peuvent être un choix acceptable pour équiper les systèmes de stockage Olenergies car elles sont soit dangereuses et instables soit incompatibles avec les besoins de fortes puissances.

Depuis quelques années, une nouvelle technologie de cellule de stockage d’énergie a fait son apparition : le Lithium Ferro Phosphate (connu sous LifePo4 ou LFP). Cette technologie admet une densité d’énergie légèrement plus faible, mais est intrinsèquement non combustible ; il n’y a donc aucun risque de prise de feu ou d’explosion.

Olenergies a choisi de développer davantage les possibilités de cette chimie par un contrôle qualité des cellules parmi les plus stricts du marché et en intégrant systématiquement sa carte de gestion électronique « BMS » qui permet des performances et un niveau de sécurité incontestable.

Olenergies est très exigeant sur la qualité de ses produits. Son cahier des charges cellules et ses tests qualité sont parmi les plus sévères du secteur pour satisfaire aux exigences de ses clients. De plus, chacun de ses systèmes de stockage d’énergie intègre la technologie électronique de gestion « BMSO » qui vous garantit indiscutablement les meilleurs niveaux de sécurité, de longévité et de performances du marché.

Fort de ses innovations, Olenergies s’engage pour des systèmes LiFePo4 d’avenir

  • Excellente durée de vie (4000 cycles)
  • Grande sécurité
  • Extrêmement robuste
  • Coût complet
  • Excellente résistance climatique
  • Puissance fournie
  • Charge rapide
  • Densité énergétique

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