{"id":15607,"date":"2022-12-28T14:54:40","date_gmt":"2022-12-28T06:54:40","guid":{"rendered":"https:\/\/manlybattery.com\/?p=15607"},"modified":"2023-12-28T14:57:19","modified_gmt":"2023-12-28T06:57:19","slug":"3-avancees-majeures-en-matiere-de-batteries-au-lithium-basse-temperature","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/manlybattery.com\/fr\/3-top-low-temperature-lithium-battery-breakthroughs\/","title":{"rendered":"3 innovations majeures en mati\u00e8re de batteries au lithium basse temp\u00e9rature"},"content":{"rendered":"

3 innovations majeures en mati\u00e8re de batteries au lithium basse temp\u00e9rature<\/h1>\n

Introduction aux besoins des batteries au lithium \u00e0 basse temp\u00e9rature<\/strong><\/h2>\n

Avec les progr\u00e8s technologiques rapides, la demande de batteries au lithium basse et ultra-basse temp\u00e9rature devient de plus en plus critique dans les environnements difficiles tels que les plateaux d'altitude, les profondeurs oc\u00e9aniques, les r\u00e9gions polaires et les zones de froid extr\u00eame comme l'espace. Les batteries au lithium traditionnelles ne permettent pas le stockage et la restitution d'\u00e9nergie dans ces conditions de temp\u00e9rature extr\u00eames.<\/p>\n

La suppression progressive des subventions pour les v\u00e9hicules \u00e0 \u00e9nergies nouvelles et la construction acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e de stations de base de stockage 5G par les principaux op\u00e9rateurs de t\u00e9l\u00e9communications ont consid\u00e9rablement stimul\u00e9 la demande de batteries lithium-ion basse temp\u00e9rature et \u00e9conomiques. En 2021, les installations de batteries \u00e9lectriques domestiques ont atteint 159,6 GWh. Cependant, dans les r\u00e9gions nordiques soumises \u00e0 des conditions hivernales extr\u00eames, l'autonomie des v\u00e9hicules \u00e0 \u00e9nergies nouvelles est fortement r\u00e9duite. Par cons\u00e9quent, le d\u00e9veloppement batteries au lithium basse temp\u00e9rature<\/a><\/strong> L'adaptation aux environnements froids est cruciale. Pour les stations de base 5G, les batteries lithium-fer-phosphate basse temp\u00e9rature ont acquis une reconnaissance industrielle gr\u00e2ce \u00e0 leur avantage concurrentiel d\u00e9cisif, l'industrie passant in\u00e9vitablement des batteries plomb-acide aux batteries lithium-fer-phosphate pour l'alimentation de secours des tours de transmission.<\/p>\n

La temp\u00e9rature affecte les processus de transfert de masse et de charge dans les batteries lithium-ion pendant la charge et la d\u00e9charge. \u00c0 basse temp\u00e9rature, le ralentissement de la cin\u00e9tique des ions lithium est le facteur le plus critique affectant leurs performances \u00e9lectrochimiques. La conductivit\u00e9 ionique de l'\u00e9lectrolyte diminue, ce qui complique la solvatation\/d\u00e9solvatation des ions lithium et r\u00e9duit consid\u00e9rablement leur vitesse de migration dans le mat\u00e9riau actif de l'\u00e9lectrode et \u00e0 l'interface solide-liquide. Ces facteurs entra\u00eenent une d\u00e9gradation importante des performances de la batterie. De plus, la surface de l'anode est sujette au d\u00e9p\u00f4t de lithium et \u00e0 la croissance de dendrites, ce qui entra\u00eene des d\u00e9faillances et des risques pour la s\u00e9curit\u00e9. Pour r\u00e9soudre ces probl\u00e8mes, les chercheurs ont am\u00e9lior\u00e9 les performances des batteries lithium \u00e0 basse temp\u00e9rature en modifiant les mat\u00e9riaux de la cathode et de l'anode, en ajustant les composants de l'\u00e9lectrolyte et les structures des solvants, et en concevant des syst\u00e8mes de gestion thermique de batterie (BTMS) performants, adapt\u00e9s aux environnements difficiles \u00e0 basse temp\u00e9rature.<\/p>\n

\"batterie<\/p>\n

\u00c9tat actuel de la recherche sur les batteries au lithium basse temp\u00e9rature<\/strong><\/h2>\n

1.1 Modification des mat\u00e9riaux de la cathode<\/strong><\/h3>\n

\u00c0 basse temp\u00e9rature, les principales raisons de la diminution de la capacit\u00e9 des mat\u00e9riaux cathodiques sont une conductivit\u00e9 \u00e9lectronique plus faible, des taux de migration des ions lithium r\u00e9duits et une cin\u00e9tique d'intercalation\/d\u00e9sintercalation des ions lithium plus lente qu'\u00e0 temp\u00e9rature ambiante. L'am\u00e9lioration significative des performances des ions lithium \u00e0 basse temp\u00e9rature peut \u00eatre obtenue en modifiant les mat\u00e9riaux cathodiques par des strat\u00e9gies telles que le dopage ionique massif ou de surface pour am\u00e9liorer le taux de migration des ions lithium ou la conductivit\u00e9 \u00e9lectronique, l'utilisation de nanomat\u00e9riaux de carbone pour former des structures conductrices multidimensionnelles, la modification avec des conducteurs ioniques pour augmenter la conductivit\u00e9 \u00e9lectronique et ionique, et l'optimisation de la structure cristalline pour raccourcir la distance de diffusion interne des ions lithium et ainsi am\u00e9liorer la cin\u00e9tique d'intercalation et de d\u00e9sintercalation des ions lithium.<\/p>\n

1.2 Modification des mat\u00e9riaux d'anode<\/strong><\/h3>\n

\u00c0 basse temp\u00e9rature, les mat\u00e9riaux d'anode subissent une diminution de la migration des ions lithium, ce qui rend la d\u00e9solvatation des ions lithium plus difficile, augmente l'imp\u00e9dance de transfert \u00e9lectrochimique et diminue la capacit\u00e9 d'intercalation des ions lithium, ce qui entra\u00eene une polarisation des \u00e9lectrodes. Le lithium non intercal\u00e9 a tendance \u00e0 se plaquer sur l'anode, ce qui aggrave la croissance des dendrites de lithium, l'\u00e9paississement du film SEI et le dess\u00e8chement de l'\u00e9lectrolyte, entra\u00eenant ainsi une diminution de la capacit\u00e9 et des performances cycliques de la batterie lithium-ion. Le graphite est principalement utilis\u00e9 comme mat\u00e9riau d'anode, mais des mat\u00e9riaux \u00e0 haut plateau de charge et \u00e0 tension de coupure, comme le Li4Ti5O12 et le carbone dur, sont \u00e9galement utilis\u00e9s pour \u00e9viter le d\u00e9p\u00f4t de lithium \u00e0 basse temp\u00e9rature. Les chercheurs am\u00e9liorent principalement les performances \u00e0 basse temp\u00e9rature des batteries lithium-ion par dopage, pr\u00e9paration d'\u00e9lectrodes nanocomposites (notamment ajout de mat\u00e9riaux nanocarbon\u00e9s, de nanomat\u00e9riaux \u00e0 rev\u00eatement carbone et d'autres \u00e9lectrodes nanocomposites), modification d'\u00e9lectrodes en graphite et d\u00e9veloppement de nouveaux mat\u00e9riaux d'anode.<\/p>\n

1.3 Composition de l'\u00e9lectrolyte et ajustement de la structure du solvant<\/strong><\/h3>\n

L'\u00e9lectrolyte influence la mobilit\u00e9 des ions lithium et participe \u00e0 la formation du film d'interface \u00e9lectrolyte solide (SEI), essentiel aux performances \u00e9lectrochimiques d'une batterie \u00e0 basse temp\u00e9rature. La viscosit\u00e9 et le degr\u00e9 de solvatation influencent significativement la mobilit\u00e9 des ions lithium. Les \u00e9lectrolytes des batteries lithium basse temp\u00e9rature doivent pr\u00e9senter une conductivit\u00e9 ionique \u00e9lev\u00e9e et une faible viscosit\u00e9, tout en conservant la stabilit\u00e9 n\u00e9cessaire \u00e0 basse temp\u00e9rature. Les carbonates cycliques comme le carbonate d'\u00e9thyl\u00e8ne (EC) sont avantageux pour la formation d'une couche SEI stable, mais pr\u00e9sentent une viscosit\u00e9 et des points de fusion plus \u00e9lev\u00e9s. L'ajout de carbonates, d'esters ou d'\u00e9thers lin\u00e9aires \u00e0 viscosit\u00e9 et points de fusion plus faibles, par cosolvant, permet de maintenir l'\u00e9lectrolyte \u00e0 l'\u00e9tat liquide \u00e0 basse temp\u00e9rature. Cependant, il est crucial d'\u00e9quilibrer le point d'\u00e9clair r\u00e9duit des \u00e9lectrolytes apr\u00e8s l'ajout de carbonates lin\u00e9aires \u00e0 faible viscosit\u00e9 afin de garantir la stabilit\u00e9 thermique. Les \u00e9lectrolytes \u00e0 forte concentration sont privil\u00e9gi\u00e9s malgr\u00e9 une conductivit\u00e9 ionique plus faible et une viscosit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e, en raison de leur imp\u00e9dance de transfert de charge plus faible, de leurs meilleures performances et de leurs capacit\u00e9s am\u00e9lior\u00e9es \u00e0 basse temp\u00e9rature.<\/p>\n

2. Recherche et d\u00e9veloppement de nouveaux syst\u00e8mes de batteries au lithium basse temp\u00e9rature<\/strong><\/h2>\n

Bien que des progr\u00e8s aient \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s dans les performances \u00e0 basse temp\u00e9rature des batteries lithium-ion, les recherches innovantes sur de nouveaux syst\u00e8mes de batteries lithium-ion basse temp\u00e9rature sont rest\u00e9es relativement rares. Les conducteurs superioniques, reconnus pour leur excellente conductivit\u00e9 ionique, peuvent am\u00e9liorer efficacement le taux de migration des ions lithium, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour optimiser les performances \u00e0 basse temp\u00e9rature des batteries lithium-ion.<\/p>\n

En 2011, le groupe de recherche Kamaya, au Japon, a d\u00e9velopp\u00e9 un nouveau type de mat\u00e9riau conducteur superionique \u00e0 base de sulfure inorganique, le Li10GeP2S12, qui pr\u00e9sente une conductivit\u00e9 ultra-\u00e9lev\u00e9e. Sa tension de d\u00e9composition d\u00e9passe 5 V et sa conductivit\u00e9 lithium-ion atteint 12 mS\/cm \u00e0 temp\u00e9rature ambiante (27 \u00b0C), rivalisant et m\u00eame surpassant les \u00e9lectrolytes liquides organiques traditionnels. Fait remarquable, m\u00eame \u00e0 -40 \u00b0C, sa conductivit\u00e9 ionique peut atteindre 0,41 mS\/cm, affichant la meilleure conductivit\u00e9 parmi les conducteurs superioniques, notamment \u00e0 basse temp\u00e9rature o\u00f9 ses performances d\u00e9passent largement celles des \u00e9lectrolytes organiques.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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