Comment fonctionne une batterie lithium-ion?
2020.01.15 
Les batteries au lithium-ion sont extrêmement populaires et polyvalentes. Présentes dans les téléphones portables, les automobiles, les outils électriques et plusieurs autres types d’appareils électroniques, ces batteries rechargeables alimentent également le matériel de manutention et de soutien au sol des aéroports.
La technologie derrière les batteries lithium-ion en fait un excellent choix en raison de leurs avantages distincts et de leurs avantages écologiques.
Mais comment fonctionnent exactement les batteries lithium-ion? Et qu’est-ce qui les rend si populaires dans tant d’applications?
Voici ce que vous devez savoir sur les composants qui composent une batterie lithium-ion et comment ils fonctionnent ensemble pour créer des sources d’énergie performantes et durables.
Les composants
1. La cellule :
Une batterie lithium-ion est composée de plusieurs parties. La cellule, qui sert de cheval de bataille à la batterie, est l’élément le plus critique de la batterie.
La cellule est composée de divers matériaux de batterie. Les électrodes sont les deux extrémités de la batterie. L’un est l’anode et l’autre est la cathode.
L’anode stocke le lithium et est généralement fabriquée à partir de carbone. La cathode stocke également du lithium et est fabriquée à partir d’un composé chimique qui est un oxyde métallique. Le séparateur bloque le flux d’électrons négatifs et positifs à l’intérieur de la batterie mais laisse passer les ions.
Le liquide électrolytique se trouve entre les deux électrodes. Il transporte les ions lithium chargés positivement de l’anode à la cathode et vice versa, selon que la batterie se charge ou se décharge.
2. La batterie
La batterie, qui contient les cellules lithium-ion, fonctionne un peu comme un ordinateur.
Il contient les éléments suivants:
- Au moins un capteur de température pour surveiller la température de la batterie.
- Un convertisseur de tension et un circuit régulateur qui se concentrent sur le maintien de la tension et du courant à des niveaux sûrs.
- Un connecteur Euro, qui permet à l’alimentation et aux informations d’entrer et de sortir de la batterie.
- Le robinet de cellule, qui surveille les tensions des cellules dans la batterie.
- Un système de surveillance de la batterie, un petit ordinateur, qui supervise l’ensemble de la batterie et assure la sécurité de l’utilisateur.
Mouvement dans la cellule
Alors, comment la cellule alimente-t-elle l’équipement?
Lorsque vous branchez une batterie lithium-ion dans un appareil ou un équipement, les ions chargés positivement se déplacent de l’anode à la cathode. En conséquence, la cathode devient chargée plus positivement que l’anode. Ceci, à son tour, attire des électrons chargés négativement vers la cathode.
Un séparateur dans la cellule comprend des électrolytes qui forment un catalyseur. Cela favorise le mouvement des ions entre la cathode et l’anode. Le mouvement des ions à travers la solution d’électrolyte est ce qui fait que les électrons se déplacent à travers l’appareil dans lequel la batterie est branchée.
Les batteries au lithium-ion sont rechargeables. Lors de la recharge, les ions lithium passent par le même processus, mais en sens inverse. Cela restaure la batterie pour une utilisation supplémentaire.
La conception globale d’une batterie lithium-ion présente de nombreux avantages pour les utilisateurs d’équipements :
- Les temps de fonctionnement augmentent considérablement avec leur utilisation par rapport aux autres types de batteries.
- Les capacités de charge rapide offrent moins de temps d’arrêt pour les travailleurs postés et une plus grande productivité.
Ils présentent des courbes de décharge plates et fournissent une puissance constante plus élevée. Cela signifie plus de lenteur gênante dans l’équipement lorsque le niveau de charge de la batterie diminue.
3. Système de gestion de batterie (BMS)
Le système de gestion joue un rôle essentiel pour garantir que la cellule de la batterie fonctionne à son plus haut niveau. Il affecte également le fonctionnement de la batterie, offrant plusieurs protections et fonctionnalités.
Par exemple, le BMS maintient les températures des cellules dans la plage de fonctionnement idéale pour éviter la surchauffe ou le gel.
Le BMS surveille les courants et la tension pour maintenir les deux à des niveaux sûrs. Les dendrites commencent à se former dans la cellule si les tensions chutent trop bas, ce qui peut court-circuiter la cellule, il est donc important qu’une batterie au lithium-ion dispose d’un système pour surveiller cela. Il n’y a pas de « mémoire » intégrée dans le pack, donc les décharges partielles ne blessent pas la batterie.
Les batteries au lithium-ion peuvent se charger et se décharger aux moments qui conviennent le mieux aux opérateurs d’équipement. Les contrôleurs intégrés empêchent une surcharge qui peut causer des dommages importants aux batteries lithium-ion.
L’équilibrage des cellules est surveillé afin que les frais d’égalisation ne soient jamais nécessaires. Les batteries lithium-ion n’ayant pas besoin de charges d’égalisation, elles ne dégagent pas de gaz dangereux.
Le système de gestion de la batterie permet également aux gestionnaires de suivre la santé de la batterie de leur flotte via des ordinateurs embarqués qui envoient des données vitales aux services cloud.
Les batteries au lithium-ion comportent plusieurs éléments de technologie de pointe qui fonctionnent tous ensemble pour offrir des avantages distincts aux utilisateurs.
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