La plupart des batteries de voitures électriques sont constituées de quantités variables d'ions lithium, de cobalt, de nickel, de manganèse, de silicium et d'électrolytes.le séparateurMais qu'est-ce que cela signifie exactement? Pourquoi du lithium? Quels ions?N'ayez pas peur, nous sommes ici pour vous expliquer de quoi sont faites les batteries des voitures électriques..
Tout d'abord, établissez que même si une batterie Tesla et une batterie Chevrolet Bolt sont toutes deux des batteries lithium-ion, cela ne signifie pas qu'elles sont faites de la même façon.La chimie de la batterie a un impact énorme sur la façon dont une batterie se charge et se décharge., comment il gère la chaleur, combien d'énergie chaque cellule dans la batterie peut stocker, et combien chaque cellule coûte.Samsung SDI et LG essaient toujours de modifier leur chimie pour obtenir les meilleures performances et les coûts les plus bas..
Les recettes exactes des piles de batterie de la plupart des fabricants ne sont pas des informations publiques, car chaque société a sa formule exclusive.Alors décomposons ce qu'ils sont et ce qu'ils font, à commencer par le lithium.
Le lithium d'une batterie lithium-ion ("Li-ion" en abrégé) constitue la cathode et l'anode, les côtés positif et négatif d'une pile.Les ions lithium se déplacent à l'intérieur du côté positif de la cellule (cathode) et génèrent des électrons qui, étant chargée négativement, veut aller vers le côté négatif (anode) de la batterie mais ne peut pas à cause du séparateur entre la cathode et l'anode.Cela signifie que les électrons sortiront du côté positif de la batterie, à travers votre appareil, l'alimenter, puis retourner à l'anode.
Le lithium dans la cellule n'est pas du lithium pur parce qu'il est trop réactif avec d'autres éléments pour être sûr.,Dans la plupart des cas, les fabricants utilisent de l'oxyde de lithium cobalt sur le côté cathodique de la batterie et des composés lithium-carbone sur l'anode.
Le cobalt est utilisé dans les batteries pour deux raisons principales: premièrement, il offre une excellente densité d'énergie, ce qui signifie que plus une pile utilise de cobalt (jusqu'à un certain point), plus elle peut stocker d'électricité.L'autre avantage est que le cobalt augmente la stabilité thermique d'une cellule de batteriePourquoi la stabilité thermique est-elle importante? Dans notre article sur les feux de voiture électrique, nous avons noté que moins une batterie est réactive aux changements de température, moins elle est sujette à la fuite thermique.et donc moins susceptibles d'éclater dans un feu au lithium difficile à éteindre.
La dépendance excessive au cobalt a ses inconvénients, le cobalt est considéré comme un élément de terres rares, et comme son nom l'indique, il n'est pas très commun.Elle tend également à se trouver dans les régions qui souffrent d'une grande instabilité politique et sociale., ce qui peut entraîner des fluctuations de prix démesurées ainsi que des violations importantes des droits de l'homme par les sociétés minières et les pays dans lesquels elles opèrent.
Ces problèmes ont conduit les fabricants de batteries à essayer de réduire la quantité de cobalt dans leurs produits chimiques.Mais il y a aussi des inconvénients..
Le nickel est utilisé dans les batteries pour augmenter la densité d'énergie d'une cellule, similaire au cobalt.Cela peut entraîner une dégradation des performances en moins de temps qu'une batterie avec moins de nickel et plus de cobalt.
Il y a encore beaucoup d'avantages à utiliser le nickel. Premièrement, il se vend pour environ 18 000 à 21 000 $ la tonne, comparé au cobalt, qui coûte régulièrement plus de 30 $.000 par tonne et présente de plus fortes fluctuations de prixEnsuite, ces microrécations qui causent une perte de performance peuvent être atténuées en utilisant un "gradient" dans la construction de la cathode.et puis d'autres métaux avec des caractéristiques de performance différentes sont superposés.
Le manganèse est le troisième ingrédient principal de nombreuses batteries, tandis que le nickel et le cobalt travaillent avec le lithium pour augmenter le stockage d'énergie, le manganèse maintient tout ensemble et stable.C'est un additif structurel., et est utilisé en pourcentage inférieur au nickel ou au cobalt.
Le silicium est utilisé dans l'anode aux côtés du lithium et du carbone pour augmenter la densité d'énergie.Ces électrons auront besoin d'un endroit où aller après leur voyage à travers les moteurs de votre EVLe silicium est génial parce qu'il est stable, bon marché, et peut contenir environ 10 fois plus d'électrons que le graphite.
Sans un électrolyte dans une pile, il n'y aurait aucun moyen pour les électrons de se déplacer de l'anode à la cathode pendant la charge.Il y a plusieurs types d'électrolytes et la chimie peut devenir complexe, mais ils se divisent en quelques familles différentes.
Les solutions aqueuses sont liquides, alors que les solutions non aqueuses ne le sont pas.qui sont plus stables à température et présentent de meilleures caractéristiques de transfert que les solutions organiques aqueuses et non aqueusesEnsuite, il y a les électrolytes polymères, qui utilisent des plastiques comme agents de liaison.
La fonction principale du séparateur à l'intérieur d'une cellule est d'éviter que des courts-circuits ne se produisent en séparant la cathode et l'anode.Le séparateur est généralement en plastique microporeux et permet un certain flux d'électrons de la cathode directement à l'anodeC'est normal, mais quand une cellule devient trop chaude, le séparateur agit comme une sorte de fusible pour la cellule.séquestrant complètement un côté de la cellule de l'autre et, espérons-le, éviter un incendie désagréable.
Il y a beaucoup de chimie avancée qui se passe dans la batterie d'une voiture électrique.Ils constituent la partie la plus coûteuse du véhicule et sont une des raisons pour lesquelles les TPSM demeurent élevés..
