Batteries lithium ion

Présentation

Les batteries lithium ion (Li+) sont des accumulateurs électrochimiques qui utilisent le lithium pour générer leur puissance. ils fonctionnent sur le même principe que les piles sauf que ceux ci sont rechargeables.

Si l'on suppose notre batterie chargée à l'instant 0 cela signifie que les atomes de lithium sont intercalés dans le réseau cristallin de l'anode (-). Lorsqu'on relie les deux électrodes le matériau hôte de l'anode expulse des ions Li+ qui vont migrer au travers de l'électrolyte (généralement une solution) jusqu'à s'intercaler dans le réseau cristallin de la cathode (+)  ou il redeviennent atome de lithium à la réception des électrons précédemment arrachés.

On trouve ces batteries dans de nombreux domaines comme l'électronique (batteries de smarphone) aéronautique, automobile..

 

Schéma de fonction d'une batterie Li​+ Crédit Université de Pau . Photo d'un accumulateur Lithium. Crédit Wikipédia

 

Mise en place

Ces batteries possèdent une haute énergie spécifique de l'ordre de 200 Wh/kg et pouvant aller jusqu'à 450 Wh/kg ce qui signifie que ces systèmes possèdent en moyenne 900 kJ/kg. On peut alors en déduire que 80kg de ces batteries peuvent fournir théoriquement 70kW pendant  les 20 minutes du plané.  

De plus l'arrivée de de la technologie Nickel Lithium sur le marché en 2009 alliant les performances des accumulateurs Nickel-Hydrure Métallique avec la légèreté des lithium-ions, les énergies spécifiques peuvent atteindre jusqu'à 900 Wh/kg ce qui réduirai le poids des batteries embarquée à 25 kg (70kW; 20 minutes).

Pour ce qui est de la compacité, les accumulateurs lithium ions sont ceux ayant la plus haute densité d'énergie en moyenne 400 Wh/l ce qui signifie qu'ils ont une masse volumique de 0.5 kg/l impliquant par la même que les 80kg de batteries prennent 40 litres de volume, ce qui est bien compact. 

Cette solution, bien que simple semble donc prometteuse. Même si elle ajoute du poids supplémentaire, elle peut être valorisée lors de l'utilisation normale de l'appareil en alimentant divers systèmes de vol comme les calculateurs. Par exemple, à terme l'A350 embarquera à bord 4 batteries Lide 50 Ah, même si cela reste peu (pour arriver à ce que l'on veut il faudrait au moins des batteries à 200Ah). Comme les avions deviennent plus électrique (MEA) ce type de solution est amené à devenir de plus en plus attractif car en plus du secours son énergie en régime normal pourra être mis à contribution.