En ce qui concerne les batteries au lithium-ion, il y a souvent confusion au sujet des bonnes méthodes d’utilisation de ce type de pile, et on confond encore plus souvent les modes d’utilisation des batteries lithium modernes (ou lithium-ion) avec les anciennes et maintenant obsolètes, batteries nickel.
La « maintenance »
La chose fondamentale à retenir lors de l’emploi des dispositifs qui utilisent les batteries au lithium est le fait que ces générateurs d’énergies doivent être initialisés. Le terme initialisation signifie le processus de charge complète de la batterie, qu’on doit faire lorsqu’on achète un nouvel appareil. Pour la charge complète, il faut habituellement une période comprise entre cinq et sept heures. Pourquoi doit-on procéder à l’initialisation au moment de l’achat? La raison est très simple et la voici: à la différence des anciennes batteries au nickel, celles au lithium-ion ne présentent pas ce que l’on appelle l’effet mémoire conduisant à des déséquilibres des limites inférieures et supérieures de la charge quand on n’appliquait pas de charge et décharge de la batterie de manière correcte. Les batteries au lithium ne doivent jamais être complètement déchargées, et même: une batterie complètement déchargée doit être rechargée au plus vite pour ne pas risquer qu’elle s’abîme ou devienne inutilisable. Après l’initialisation, précisément à cause de l’absence de l’effet mémoire, les batteries lithium peuvent être rechargées même si elles ne sont pas complètement épuisées et, de la même manière, elles peuvent être débranchées de prise de courant même si elles n’ont pas atteint les cent pour cent de recharge.
Toutefois, cela ne signifie pas que les batteries au lithium puissent être utilisés toujours avec des charges incomplètes: tous les quelques cycles de recharges partielles, selon le type de batterie, il peut être commode, pour assurer son utilisation correcte, d’effectuer à nouveau une charge complète, à partir de la batterie complètement déchargée. Ces opérations permettent de maintenir la batterie en vie, plus longtemps.
Pour et Contre
Certes, la possibilité de recharger les batteries au lithium à tout moment, sans avoir à attendre qu’elles soient complètement déchargées, est un grand avantage, mais pas le seul pour ce type de batterie. En fait, par rapport à d’autres types de piles, les batteries lithium-ion ont également une plus grande efficacité et, si elles sont utilisées correctement, une durée de vie plus longue.
Le prix aussi, plus élevé que les autres types de batteries, est facilement amorti grâce à la durée de vie plus longue et les économies d’énergie qui en résultent, ce qui fait que l’achat d’une batterie au lithium peut être considéré comme plus un investissement qu’une simple dépense. En outre, contrairement aux anciennes batteries au nickel ou même celles au plomb, les batteries au lithium ne sont pas toxiques et sont moins polluantes.
Principaux types de batterie au lithium
Mais qu’est-ce qu’on entend par batteries au lithium? Cela peut signifier différents types de batterie, parmi lesquelles les principales sont celles au lithium–polymère, celles au lithium fer phosphate, celles au lithium-cobalt, celles à l’oxyde de manganèse et celles à oxyde de titane et lithium. Généralement, toutes ces batteries ont l’électrolyte, ce qui est précisément un sel de lithium alors que ce qui change est le matériau utilisé au niveau de la cathode.
En analysant les différents types de cathodes caractérisant les piles au lithium, on pourra noter que chacune d’elles présente des caractéristiques qui le rendent plus ou moins utiles dans certains contextes et pour certaines utilisations.
Les batteries au lithium-fer-phosphate, par exemple, se caractérisent par une stabilité thermique élevée, plus élevée par rapport à tout autre type de batterie au lithium et non. Elles peuvent être rechargées pendant deux ou trois mille cycles conservant ses caractéristiques inchangées. Pour cette raison, elles sont largement utilisées pour les systèmes de stockage et dans la dernière génération de panneaux photovoltaïques.
Le type le plus courant de la batterie au lithium est une batterie lithium-cobalt: il s’agit de la pile habituellement utilisée pour les appareils mobiles les plus courants, des ordinateurs portables aux tablettes et smartphones. En dépit d’être très polyvalent, elle a le défaut de chauffer facilement.
Les piles à l’oxyde de lithium-manganèse, cependant, sont utilisées dans les outils exploités à des températures élevées, parce qu’elles sont capables de maintenir une bonne performance, même pour des valeurs plus élevées de température que la température ambiante. Cependant, même si elles présentent également l’avantage d’avoir un faible coût, elles présentent l’inconvénient d’offrir un rendement énergétique moyen inférieur par rapport à celles au lithium-cobalt.
Les batteries à l’oxyde de titane et lithium sont d’un intérêt particulier à l’égard de toutes les autres car elles ne sont pas caractérisées par ces éléments à la cathode, mais à l’anode. Tous les modèles de batterie précédents, en effet, présentent la cathode en graphite et l’anode en éléments différents, comme déjà signalé. Dans ce cas, cependant, c’est l’anode qui est caractérisée par la présence d’un élément particulier qui remplace le graphite, à savoir l’oxyde de titane. Ce choix conduit avant tout à éviter le risque de combustion de l’anode en graphite.
Enfin, les batteries au lithium-polymère sont complètement différentes par leur structure. Les piles normales, en fait, présentent l’électrolyte dans sel de lithium habituellement dissous dans un solvant de type organique. Mais dans ce type particulier de batterie, le solvant est incorporé dans un polymère solide. Là encore, il s’agit d’un choix afin d’obtenir une amélioration non seulement du rendement mais aussi de la sécurité: les polymères solides, à la différence des composés organiques liquides, ne sont pas inflammables et, surtout, ne s’évaporent pas avec la chaleur excessive.
La recherche de nouvelles technologies
Les dernières recherches technologiques, toujours en course pour améliorer les performances et diminuer les défauts des batteries au lithium, expérimentent aussi sur les batteries au lithium-soufre et cellules lithium-air, qui devrait être plus performantes que tous les modèles normalement utilisés jusqu’à maintenant.