Les batteries au lithium alimentent nos smartphones, nos véhicules électriques et bien plus encore. Sans cette technologie, nous serions attachés aux points de vente.
Dans cet article, nous expliquerons comment sont fabriquées les batteries au lithium, en couvrant les matériaux, fabricationet le processus d'assemblage.
Que sont les batteries lithium-ion ?
Les batteries lithium-ion sont des sources d'énergie rechargeables qui utilisent des ions lithium pour générer de la tension. Elles font partie des options de batteries rechargeables les plus denses en énergie et les plus durables.
Six types différents de piles au lithium exister. Chez Holo Battery, nous utilisons principalement la chimie NCM et LiFePO4.
Quels matériaux sont nécessaires pour fabriquer une batterie au lithium ?
Les batteries au lithium sont principalement constituées des matériaux suivants :
Cellules de batterie au lithium
Les batteries au lithium des systèmes solaires, des véhicules électriques et des camping-cars sont constituées de nombreuses cellules individuelles plus petites, chacune avec un anode, cathode, et électrolyte. Les fabricants relient ces cellules entre elles pour créer la puissance requise.
Les batteries génèrent de l'énergie lorsque les électrons se déplacent de l'anode à la cathode en passant par l'électrolyte. L'anode est un métal oxydant et la cathode est généralement un oxyde de lithium. L'électrolyte, une solution de sel de lithium, fournit l'excès d'électrons nécessaire au fonctionnement de la batterie.
Électronique et composants
Les cellules individuelles de la batterie se connectent pour former une batterie plus grande et plus puissante via des fils et bornes. Les cellules’ Les extrémités positives et négatives sont reliées via des composants en cuivre et en aluminium, permettant aux électrons de circuler en douceur.
Chaque bloc-piles contient également un Système de gestion de batterie (BMS) qui surveille la température du pack et la charge/décharge des cellules individuelles.
Boîtier de batterie
Le boîtier de la batterie est un élément critique – il protège les batteries de l’exposition à des éléments extérieurs susceptibles d’interférer avec le fonctionnement de la batterie. Les matériaux composites sont légers et résistants au feu, aux chocs et à la corrosion.
Comment sont fabriquées les batteries au lithium ?
Le processus de fabrication des batteries au lithium est rigoureux, de la production des cellules à l’assemblage des batteries, pour garantir sécurité et fiabilité.
Production cellulaire
Les cellules de batterie au lithium sont produites en plusieurs étapes :
1. Préparation des matériaux : Les matières premières (matériaux cathodiques et anodiques, électrolyte, séparateur, etc.) doivent être préparées et traitées avant d'être mélangées. Cela implique des étapes telles que la purification, le broyage et la calcination.
2. Mélange : Le matériau actif, les additifs conducteurs, les liants et les solvants sont combinés pour créer une suspension.
3. Revêtement : La suspension épaisse est appliquée sur une feuille collectrice de courant et séchée pour former un revêtement d'électrode poreux.
4. Découpe : L'électrode enrobée est découpée en tranches à l'aide d'une machine à refendre à rouleaux.
5. Empilage ou enroulement : L'anode, la cathode et le séparateur sont soit empilés, soit enroulés en spirale, selon le type de batterie.
6. Marquage : Les côtés positifs et négatifs sont marqués.
7. Injection d'électrolyte : Une solution de sel de lithium est injectée dans la batterie.
8. Étanchéité : La cellule de batterie est scellée et prête à l’emploi.
9. Formation : Après scellement, la batterie subit une “formation” processus pour activer les matériaux et stabiliser les performances de la cellule. Cela implique des cycles de charge et de décharge.
Assemblage du bloc-batterie
Voyons maintenant comment sont fabriquées les batteries.
Le fabricant soude les cellules aux plaques du côté de l’anode et de la cathode, puis les assemble en paquets. Ils testent et font correspondre les packs pour former les ampères-heures souhaités.
Ensuite, ils assemblent les packs dans un boîtier, les connectent au BMS et testent la batterie complète pour garantir la sécurité et la fiabilité.
L'importance de la qualité de fabrication
Garantir une batterie sûre et performante nécessite un processus strict.
Les batteries au lithium présentent des risques majeurs pour la sécurité, car une fabrication défectueuse ou une mauvaise utilisation peuvent déclencher emballement thermique – un feu difficile à éteindre.
Les batteries de qualité inférieure souffrent également de problèmes de performances.
Il est donc important de faire appel à un fabricant de batteries de confiance.
Chez Holo Battery, nous maintenons des normes de qualité strictes, testant minutieusement les cellules et les batteries pendant la fabrication. Notre système exclusif de gestion de batterie évite les conditions de fonctionnement dangereuses.
FAQ
Les batteries au lithium sont-elles recyclables ?
Les batteries usagées peuvent être recyclées pour réutiliser le lithium, mais les processus restent nouveaux, difficiles et coûteux. De nombreuses batteries au lithium n’ont pas non plus atteint leur fin de vie, le recyclage n’est donc pas encore nécessaire. Alors que de plus en plus de batteries doivent être recyclées, l’amélioration des processus est cruciale pour un avenir durable et pour éviter d’exploiter les ressources de la Terre. Les entreprises trouvent de meilleures façons de réutiliser les batteries.
Les batteries lithium-ion peuvent-elles exploser ?
Oui, les batteries lithium-ion peuvent exploser dans certaines conditions comme une surcharge, une surchauffe, des défauts de fabrication et des dommages externes. Les mesures de sécurité lors de l'assemblage, telles que le soudage par points et l'intégration d'un BMS, sont donc essentielles pour éviter une panne de batterie.
Quelle est la durée de vie des batteries lithium-ion ?
Généralement, les batteries lithium-ion peuvent durer de 2 à 5 ans dans des conditions normales d'utilisation. Des soins appropriés peuvent prolonger encore plus leur durée de vie.
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