Maintenant que les véhicules électriques envahissent nos routes, de plus en plus de gens s'intéressent à la technologie derrière ces véhicules. Les véhicules électriques comportent des tonnes de technologies passionnantes. Dans les véhicules électriques d'aujourd'hui, vous pouvez tout trouver, des freins régénératifs à la charge rapide avancée.
Mais, mis à part les moteurs électriques, le composant le plus important d'un véhicule électrique est sa batterie. La batterie au lithium de la plupart des véhicules électriques est également l'une des parties les plus controversées d'un véhicule électrique. Lisez la suite pour découvrir comment les batteries lithium-ion des véhicules électriques contribuent à propulser ces machines avancées vers l'avant.
Pourquoi les batteries lithium-ion sont-elles importantes ?
Les batteries lithium-ion sont au cœur de la révolution du véhicule électrique. Ces batteries offrent une grande densité d'énergie, surtout par rapport à batteries au plomb, qui sont bien plus lourdes si l'on veut obtenir une capacité comparable. Les batteries lithium-ion sont également idéales pour une utilisation dans les véhicules électriques car elles peuvent être rechargées plusieurs fois, ce qui est essentiel pour une utilisation dans les véhicules électriques qui nécessitent des cycles de charge/recharge étendus tout au long de leur durée de vie utile. Une autre raison pour laquelle les batteries lithium-ion font la une des journaux est l'impact environnemental de l'exploitation de ces batteries.
Au cours de la durée de vie d'un véhicule électrique, en raison de ses émissions d'échappement nulles, les véhicules électriques sont très propres. Mais, l'impact initial de l'extraction des matériaux qui entrent dans la batterie lithium-ion d'un VE est coûteux pour l'environnement. Non seulement cela, mais beaucoup de gens s'inquiètent des conditions auxquelles sont confrontés quotidiennement de nombreux travailleurs de ces mines. Pour cette raison, le recyclage de ces matériaux est une priorité absolue pour de nombreux constructeurs automobiles activement impliqués dans la fabrication de véhicules électriques.
Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?
Une batterie lithium-ion contient des cellules qui contiennent une cathode positive et une anode négative. Il y a aussi un électrolyte qui sépare ces deux couches, et grâce à des réactions chimiques qui libèrent des électrons, la batterie peut fournir de l'énergie électrique à tout ce à quoi elle est connectée. Le nombre de cellules détermine la capacité de la batterie, mesurée en kWh. Dans le cas de la batterie lithium-ion, le lithium est l'un des composants les plus importants contenus dans la batterie, et c'est parce que le lithium est très disposé à renoncer à un électron.
Grâce aux réactions chimiques qui se produisent dans l'anode et la cathode, la batterie lithium-ion peut être chargée et déchargée plusieurs fois. Cela est dû au fait que ces réactions chimiques peuvent être inversées plusieurs fois. Les batteries lithium-ion se présentent sous de nombreuses formes et tailles et sont utilisées dans des applications aussi diverses que l'électronique grand public et les véhicules électriques. De toute évidence, les batteries lithium-ion d'un véhicule électrique sont beaucoup plus grandes que celles que vous pourriez trouver dans votre smartphone, mais elles fonctionnent toujours selon les mêmes principes.
L'un des plus grands avantages des batteries lithium-ion est leur grande densité d'énergie, ce qui les rend relativement légères par rapport aux autres technologies de batteries. Les fabricants doivent être prudents lors de la conception et de la mise en œuvre de batteries lithium-ion dans leurs appareils, car si l'anode et le cathode devait être exposée l'une à l'autre, ces batteries peuvent subir des réactions chimiques pouvant provoquer des incendies ou même de petites explosions.
Même si les batteries lithium-ion font un travail incroyable pour alimenter les véhicules électriques, elles sont confrontées à un défi dans le futur. batterie à l'état solide. Il reste à voir si les batteries à semi-conducteurs peuvent être suffisamment améliorées pour voir une utilisation grand public dans la gamme de véhicules électriques d'un grand constructeur automobile.
Comment fonctionne une batterie lithium-ion ?
La batterie lithium-ion de base tire parti de la chimie de ses matériaux. Ces batteries contiennent du lithium, un métal désireux de perdre un électron, formant des ions lithium, d'où la batterie tire son nom. Ces batteries sont composées d'une électrode positive appelée cathode, qui comporte un oxyde métallique (le cobalt est un choix courant). Ces batteries comportent également une électrode négative appelée anode, qui est généralement en graphite, et le graphite permet au lithium de s'intercaler entre eux.
Entre la cathode et l'anode, un électrolyte liquide facilite le mouvement lithium-ion de l'anode à la cathode. La batterie comporte également un séparateur poreux, qui est essentiel pour maintenir la sécurité de la batterie, car il empêche l'anode et la cathode d'entrer en contact direct l'une avec l'autre. Si les deux électrodes de la batterie venaient à entrer en contact direct, le résultat serait catastrophique. Lorsqu'une batterie lithium-ion alimente un appareil, le lithium intercalé dans l'anode contenant du graphite perd un électron.
Ce processus crée des ions lithium, ainsi qu'un électron libre. Les ions lithium passent de l'anode à la cathode via l'électrolyte et le séparateur poreux. Pendant que les ions lithium se déplacent à travers le séparateur, les électrons empruntent un chemin différent qui les mène à travers l'appareil électronique qui doit être alimenté. Une fois qu'ils traversent l'appareil, les électrons se retrouvent à la cathode. Lorsque la batterie doit être rechargée, le processus recommence essentiellement, mais en sens inverse.
C'est pourquoi les batteries lithium-ion sont si parfaites pour une utilisation dans les véhicules électriques, car le processus peut être répété plusieurs fois. Lorsque vous chargez votre batterie lithium-ion, le chargeur force les électrons hors de la cathode, fournissant un flux d'électrons dans l'anode. Cela provoque l'inversion de tout le processus chimique qui s'est produit pendant la décharge de la batterie, les ions lithium quittant la cathode et revenant à l'anode. Une fois le processus de charge terminé, la batterie est de nouveau prête à fonctionner.
La technologie des batteries EV continuera à s'améliorer
Les batteries EV offrent déjà aux véhicules électriques une autonomie étonnante et peuvent être utilisées plusieurs fois. Mais, il y a encore beaucoup de choses à améliorer concernant cette technologie, en particulier la façon dont les batteries EV sont recyclées une fois qu'elles atteignent la fin de leur durée de vie utile. Il reste à voir si la technologie lithium-ion est conservée assez longtemps pour voir des améliorations monumentales ou remplacée complètement par une technologie prometteuse comme les batteries à semi-conducteurs.
