Les différentes technologies électrochimiques lithium

battery lithium
Historiquement sont d’abord apparues les batteries au plomb, puis au nickel, et dans les années 1990, c’est l’arrivée des batteries lithium encore génériquement appelées Lithium-ion. Ces dernières ont rapidement submergé le marché, notamment car elles sont jusqu’à 5 fois plus capacitives que les batteries au nickel. Il existe néanmoins une multitude de technologies différentes. Explications.

Le Lithium nickel-manganèse-cobalt (NMC)

Compact et léger, le NMC est le plus répandu dans cette catégorie de batterie. Idéal pour les solutions embarquées, ses rapports poids/énergie et qualité/prix sont excellents. Néanmoins cette technologie est considérée comme dangereuse de par son manque de stabilité chimique. Elle a donc besoin d’être supervisée et contrôlée correctement.

Le Lithium-polymère (LiPo)

Cette électrochimie est très puissante en décharge et sans effet mémoire mais sa durée de vie demeure très courte comparativement à son prix. On le retrouve beaucoup dans les applications de l’aéromodélisme et dans les appareils connectés.

Le Lithium-fer-phosphate (LFP)

C’est la technologie de plus en plus utilisée aujourd’hui dans les applications médicales, solaires, et dans les applications stationnaires, notamment car elle est plus stable que le NMC ou le LiPo. Sans cobalt ou nickel, le LFP dispose d’une bonne durée de vie, mais contient significativement moins d’énergie que le NMC.

Le lithium-nickel-cobalt-aluminium (NCA)

Dense en énergie comme en puissance, le NCA est plus économique que le NMC. Néanmoins, il est presque aussi sensible que le NMC et dispose d’une certaine fragilité par rapport à des abus d’utilisation, ce qui limite son utilisation. Il est très utilisé pour les applications en mobilité électrique ou à grande puissance, comme les véhicules de golf par exemple.

Le lithium manganèse (LMO)

Ici le cobalt est remplacé par le manganèse, rendant ainsi cette technologie plus durable et plus économique. Néanmoins sa durée de vie est faible avec en moyenne entre 300 et 700 cycles.

Les autres technologies de l’étude

De nouvelles technologies électrochimiques se développent ces dernières années :

  • Lithium-titanate (LTO) : Développé par Toshiba, elle est dispose d’une très longue durée de vie, d’une bonne puissance et de bonnes performances à froid. Relativement sûre, cette technologie offre beaucoup d’avantages. Ses seules contraintes sont son poids et son prix.
  • Lithium-soufre : Encore en cours de développement, ces batteries sont légères, économiques et très capacitives. Le seul problème : leur faible durée de vie.
  • Lithium-métal-polymère (LMP) : Plus facile à recycler, le LMP a néanmoins une durée de vie très faible pour une capacité moyenne.
  • Lithium-air : Dense en énergie, cette technologie est encore en développement car elle est très corrosive.
  • Lithium-cobalt-oxide (LCO) : Composée de cobalt, cette technologie a un coût très élevé et peut être très dangereuse. Néanmoins elle demeure significativement capacitive.

En bref, ces technologies sont légères et capacitives, mais en fonction de la chimie choisie, elles peuvent être plus ou moins performantes, sensibles et économiques. D’où l’importance de bien la choisir pour son application.

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Tableau de comparaison des différentes technologies électrochimiques Lithium

Technologie
Puissance
Prix
Nombre de cycles
Densité d'énergie
Sécurité
Durabilité
Poids
NMC
+++
++
300-800
++
+
+
+++
LiPo
+++
+
300-400
+++
+
+
+++
LFP
++
++
1500-3000
++
++
+++
+++
NCA
+++
++
500
+++
+
++
+++
LMO
+++
++
300-700
++
++
+++
+++
LTO
+++
+++
5000-10000
+++
++
+
+
Lithium souffre
+++
+++
300
++
++
+
+++
LMP
++
++
1000
++
++
+++
+
Lithium-air
++
++
750
++
+
++
+++
LCO
+++
+
500-1000
+++
+
+
++