Types de piles au lithium : Format de pile au lithium
Cellules lithium cylindriques
Comme on peut facilement en déduire, les cellules cylindriques sont en forme de cylindre, sont les le plus couramment utilisé et ont été parmi les premiers à être produits en série. Ils peuvent avoir différents diamètres, le plus courant étant le 1865, où le chiffre 18 indique le diamètre (18 mm) et le chiffre 65 indique la longueur (65 mm). Il existe cependant d'autres formats, comme le 2170 ou, encore, celui adopté en dernier lieu par Tesla, le pionnier des batteries au lithium pour voitures électriques, avec son 4680 utilisé pour alimenter la Tesla Model Y. Hormis quelques constructeurs automobiles qui ont fait ce choix, les cellules cylindriques sont systématiquement utilisé dans les batteries de taille moyenne à petite, par exemple dans micro-mobilité (vélos, trottinettes et scooters), outils portatifs, dispositifs médicaux, Et ainsi de suite.
Cellules de poche au lithium
Ces types de piles au lithium sont appelés ainsi en raison de leur forme en forme de sac. Ils ont une conception légère et, comme ils n'ont pas de robustesse inhérente, des protections spéciales, telles que l'ajout de cadres en aluminium, doivent être insérées lors de la production du module pour leur donner une robustesse structurelle. Ils sont disponibles en différentes tailles qui peuvent être modifiées selon les exigences du fabricant. Ces cellules sont principalement utilisées dans smartphones, drones, ordinateurs portables et par industrie automobile.
Piles au lithium prismatiques
Les piles au lithium prismatiques ont un boîtier rectangulaire solide en aluminium ou en une matière plastique très résistante. Les composants internes sont superposés. Ils existent en différentes tailles, avec une variété de formats en fonction du domaine d'application. Leurs composants individuels peuvent atteindre une capacité élevée. En raison de leur structure, les cellules prismatiques sont les mieux adaptées à la production de batteries au lithium pour les machines et industrie des véhicules industrielsou de la stockage d'Energie secteur, qui nécessitent tous normalement des capacités moyennes à élevées.
Les avantages et les inconvénients de la différents types de cellules ont déjà été discutés, mais peu de gens se renseignent sur le processus de production des cellules de batterie lithium-ion et sur son fonctionnement.
Bien que les nombreux types de cellules qui composent une batterie au lithium semblent très différents les uns des autres lorsqu'ils sont vus de l'extérieur, il est étonnant d'apprendre à quel point leurs intérieurs sont réellement similaires. Les différents types de production et d'assemblage de cellules de batterie vont maintenant être explorés plus en détail.
Comparaison technique
Les cellules cylindriques sont généralement produites dans des modèles standard en termes de taille. Une taille courante est la Type 18650 (diamètre 18 mm, hauteur 65 mm). Ce type a une masse totale d'environ 45 grammes et peut supporter une capacité d'environ 1.2 à 3 Ah selon la technologie employée.
Les cellules de poche ont une construction souple qui nécessite l'utilisation d'une structure de support avec ces cellules. De plus, la cellule ne doit pas être placée à proximité d'arêtes vives. La plage de capacité approximative des cellules est de 2.5 à 8 Ah et le poids approximatif est de 75 à 225 g.
Les cellules prismatiques sont fabriquées avec une capacité allant de plusieurs Ah ciblés pour les ordinateurs portables et les téléphones portables à des centaines d'Ah conçus pour Applications VE. La plage de poids est de 0.8 à 5.2 kg.
Les cellules prismatiques sont le meilleur choix pour les batteries de chariots élévateurs
Les différences de technologie de batterie permettent aujourd'hui aux clients de choisir la meilleure solution pour leurs applications. Ainsi, les cellules prismatiques au lithium sont la technologie privilégiée pour les équipements de manutention (MHE) :
Des centaines d'Ah de capacité nominale. La technologie fournit le meilleur rapport de puissance et d'énergie par unité de volume. Ceci est particulièrement important dans les batteries à haute capacité, à courant élevé et à tension relativement basse utilisées dans le MHE.
Utilisation optimale de l'espace d'emballage disponible. Il n'y a pas de cavités spatiales entre les cellules. Cela permet une capacité maximale pour la batterie, tout en ayant suffisamment d'espace pour accueillir le poids supplémentaire requis, l'étanchéité, le chauffage, le chargeur interne ou d'autres mises à niveau de la batterie dans la zone limitée du compartiment de la batterie.
Les contacts sont suffisamment solides pour une connexion fiable des barres omnibus. Il s'agit d'un facteur de sécurité extrêmement important avec des opérations à fortes vibrations, en particulier dans les chariots élévateurs à pneus coussinés.
Poids de la batterie flexible. Le poids du pack LIB n'est pas une limitation pour la plupart des MHE en termes d'autonomie par recharge (contrairement aux véhicules électriques pour passagers). Les chariots élévateurs fonctionnent principalement à proximité de leurs stations de charge et leurs batteries sont souvent conçues comme un contrepoids.
Empilage de feuilles individuelles
Cette solution consiste à couper les feuilles d'anode, de cathode et de séparateur individuellement, en utilisant un bras robotisé pour chacune, puis à les empiler les unes sur les autres jusqu'à ce que la pile au lithium entière soit créée.
Les deux autres techniques de construction, cependant, aboutissent à une seule feuille qui peut être enroulée sur elle-même de diverses manières.
Processus de pliage en Z
La méthode de pliage connue sous le nom de pliage en Z voit les anodes et les cathodes coupées en feuilles, tandis que le séparateur reste continu. Dans ce cas, les feuilles d'anode et de cathode sont d'abord coupées puis insérées dans le séparateur, un rouleau continu qui maintient les deux électrodes séparées au moyen d'un processus de pliage en Z.
Processus de roulement
Le processus de laminage consiste à rouler quatre feuilles de matériau ensemble, d'abord empilées les unes sur les autres (feuille d'anode + séparateur + feuille de cathode + séparateur), puis enroulées sur une base cylindrique ou ovoïde pour donner la forme typique du prismatique ou cylindrique boîtier cellulaire.
Comme cela a déjà été illustré, les méthodes d'assemblage peuvent être différentes, mais la composition des cellules de la batterie reste la même. Dans les images des différents processus d'assemblage, on peut voir comment l'anode a une couleur brune de base, car le revêtement est déposé sur une fine couche de cuivre. Vient ensuite le séparateur en plastique ou en céramique, et enfin la cathode, de couleur grise, puisqu'elle est déposée sur une couche d'aluminium.