{"id":30584,"date":"2021-12-22T09:09:52","date_gmt":"2021-12-22T09:09:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.takomabattery.com\/?p=30584"},"modified":"2022-04-20T02:31:00","modified_gmt":"2022-04-20T02:31:00","slug":"is-lithium-still-the-future-of-batteries","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.takomabattery.com\/fr\/is-lithium-still-the-future-of-batteries\/","title":{"rendered":"Le lithium est-il encore l'avenir des batteries ?"},"content":{"rendered":"
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Le lithium est-il encore l'avenir des batteries ?<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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  1. L'avenir des batteries<\/a><\/li>
  2. Tendance g\u00e9n\u00e9rale de l'avenir des batteries<\/a><\/li>
  3. Tendances technologiques de l'avenir des batteries<\/a><\/li>
  4. Tendances de d\u00e9veloppement de la technologie des piles du futur<\/a><\/li>
  5. Conclusion<\/a><\/li><\/ol><\/div>

    L'avenir des batteries<\/h2>

    La question de la l'avenir des batteries<\/strong> n'est pas aussi simple que de se demander \"comment la technologie \u00e9volue-t-elle ? \u00e0 quoi ressembleront les batteries en 2030 ? Comment cela fonctionnera-t-il ? Plus on y r\u00e9fl\u00e9chit, plus cela devient int\u00e9ressant. r Quelles seront les batteries les plus populaires ?\" Si nous essayons de devenir un \"futuriste de la batterie\", nous sommes confront\u00e9s \u00e0 des probl\u00e8mes tels que \"la croissance d\u00e9mographique\", \"l'\u00e9mergence des m\u00e9gapoles\" et \"l'\u00e9volution des tendances en mati\u00e8re de f\u00e9condit\u00e9\". La seule chose dont je puisse \u00eatre absolument s\u00fbr, c'est que les batteries de l'avenir seront diff\u00e9rentes de celles que nous utilisons aujourd'hui.<\/p>

    Tendance g\u00e9n\u00e9rale de l'avenir des batteries<\/h2>

    La premi\u00e8re question \u00e0 se poser est la suivante : \u00e0 quoi ressemblera la soci\u00e9t\u00e9 de demain et comment affectera-t-elle l'\u00e9volution des technologies de conduite, des normes r\u00e9glementaires, des diff\u00e9rences r\u00e9gionales, etc. Au d\u00e9but des ann\u00e9es 2000, j'ai vu les gouvernements d'Europe, du Japon, des \u00c9tats-Unis, de la Chine et de nombreux autres pays proc\u00e9der \u00e0 des ajustements majeurs de leurs normes en mati\u00e8re d'\u00e9conomie de carburant et d'\u00e9missions de dioxyde de carbone en faveur de v\u00e9hicules plus efficaces. Cette tendance a en fait commenc\u00e9 dans les ann\u00e9es 1970.<\/p>

    \"Tendance<\/p>

    La population mondiale continuant d'augmenter, les gouvernements ont toujours besoin de nouvelles solutions \u00e9nerg\u00e9tiques propres. L'autre facteur \u00e0 prendre en compte est l'endroit o\u00f9 se concentrera la croissance d\u00e9mographique. D'apr\u00e8s toutes les projections actuelles, la majeure partie de cette croissance se fera dans les grandes villes. M\u00eame \u00e0 un rythme l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieur \u00e0 celui des d\u00e9cennies pr\u00e9c\u00e9dentes, la population mondiale continue de cro\u00eetre, avec des m\u00e9gapoles de plus de 20 millions d'habitants qui devraient continuer d'\u00e9merger, et la technologie des batteries lithium-ion devra continuer d'\u00e9voluer pour r\u00e9pondre \u00e0 cette tendance de croissance.<\/p>

    L'ampleur et la concentration de la croissance d\u00e9mographique entra\u00eeneront des changements radicaux dans de nombreuses technologies pour faire face \u00e0 l'\u00e9puisement des ressources naturelles et aux \u00e9missions, aux gaz \u00e0 effet de serre et aux effets de la pollution. Par exemple, les fonctions publiques telles que les compagnies d'\u00e9lectricit\u00e9, qui ont toujours \u00e9t\u00e9 fortement centralis\u00e9es par l'\u00c9tat, \u00e9volueront vers un syst\u00e8me de production et de stockage plus d\u00e9centralis\u00e9.<\/p>

    Aujourd'hui, l'\u00e9lectricit\u00e9 est produite \u00e0 grande \u00e9chelle en br\u00fblant du charbon, de l'\u00e9nergie nucl\u00e9aire et de l'\u00e9nergie hydro\u00e9lectrique, et elle est achemin\u00e9e vers les consommateurs par l'interm\u00e9diaire du r\u00e9seau. Mais \u00e0 l'avenir, l'\u00e9lectricit\u00e9 sera plus probablement produite et stock\u00e9e localement. Nous pourrions trouver des toits recouverts de panneaux solaires, des \u00e9oliennes dans les parties communes, etc., ce qui n\u00e9cessiterait des syst\u00e8mes de batteries pour distribuer l'\u00e9lectricit\u00e9 de mani\u00e8re uniforme \u00e0 chaque foyer d'une m\u00e9galopole.<\/p>

    Le secteur des transports ne manquera pas la transition technologique. Une tendance int\u00e9ressante et croissante est que de moins en moins de jeunes aspirent \u00e0 poss\u00e9der une voiture, et qu'\u00e0 la place, beaucoup utilisent des services de covoiturage et vivent dans des zones dot\u00e9es de transports publics. Au lieu d'acheter une voiture qui reste inutilis\u00e9e la majeure partie de la journ\u00e9e et de la nuit, ils ne la paient que lorsqu'ils en ont besoin. Dans certaines r\u00e9gions du Japon, nous observons \u00e9galement une tendance au \"transport personnel\", qui entra\u00eenera un changement majeur dans la mani\u00e8re dont les consommateurs utilisent leurs v\u00e9hicules.<\/p>

    \"Une<\/p>

    Le reste du monde souhaite imiter les tendances observ\u00e9es dans les villes japonaises, probablement parce que le Japon est plus dens\u00e9ment peupl\u00e9 que la plupart des autres r\u00e9gions du monde. La croissance d\u00e9mographique ralentissant et devenant m\u00eame n\u00e9gative, les villes japonaises \u00e0 forte population vieillissent et cherchent des moyens de r\u00e9pondre aux besoins des populations plus \u00e2g\u00e9es. Bien s\u00fbr, nous ne pouvons pas ignorer les march\u00e9s en croissance de la Chine et de l'Inde, o\u00f9 la possession d'une voiture est un symbole de statut social et qui continueront \u00e0 conna\u00eetre une forte croissance.<\/p>

    Mais comme la demande de voitures augmente rapidement, les m\u00e9gapoles souffriront d'une pollution \u00e9lev\u00e9e et d'espaces de stationnement limit\u00e9s. L'\u00e9volution la plus r\u00e9cente dans le domaine des transports a \u00e9t\u00e9 l'\u00e9mergence des v\u00e9hicules \u00e0 conduite autonome. \u00c0 mesure que ces v\u00e9hicules seront introduits en grand nombre, ils continueront \u00e0 faire progresser les technologies auxiliaires qui leur sont associ\u00e9es.<\/p>

    Tendances de d\u00e9veloppement de la technologie des piles du futur<\/h2>

    Quels changements dans la technologie des batteries feraient des batteries lithium-ion une v\u00e9ritable perc\u00e9e ? Les syst\u00e8mes de batteries continueront sans aucun doute \u00e0 progresser, mais s'agira-t-il d'une v\u00e9ritable perc\u00e9e ? Il est difficile de r\u00e9pondre \u00e0 cette question. Le lithium est d\u00e9j\u00e0 le m\u00e9tal le plus l\u00e9ger du tableau p\u00e9riodique. Il n'y a donc pas beaucoup d'options pour la recherche au-del\u00e0 des techniques bas\u00e9es sur le lithium. Il est donc possible que l'avenir des piles ne passe pas par le remplacement du lithium, mais par d'autres mat\u00e9riaux.<\/p>

    Les batteries lithium-ion conventionnelles comportent essentiellement trois parties qui peuvent \u00eatre am\u00e9lior\u00e9es : une cathode, une anode et un \u00e9lectrolyte. En \u00e9tudiant ces trois parties, les chercheurs visent \u00e0 am\u00e9liorer la tension en circuit ouvert disponible et la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des batteries lithium-ion, ainsi qu'\u00e0 am\u00e9liorer la s\u00e9curit\u00e9 et la dur\u00e9e de vie des batteries.<\/p>

    \"Les<\/p>

    Commen\u00e7ons par l'anode. Les mat\u00e9riaux anodiques \u00e0 base de silicium et d'\u00e9tain ont fait l'objet d'une grande attention ces derni\u00e8res ann\u00e9es en raison de leur capacit\u00e9 sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e et de leur promesse d'am\u00e9liorer la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des batteries. Bien qu'il soit th\u00e9oriquement possible d'augmenter la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique jusqu'\u00e0 300% ou plus en utilisant des n\u00e9gatifs de silicium ou d'\u00e9tain, les augmentations r\u00e9elles ne repr\u00e9sentent souvent qu'un tiers de cette valeur, mais cela pousse toujours l'\u00e9nergie sp\u00e9cifique des batteries lithium-ion \u00e0 des niveaux qui sont comp\u00e9titifs par rapport aux carburants liquides.<\/p>

    Toutefois, ces deux mat\u00e9riaux souffrent d'une dur\u00e9e de vie courte en raison du taux d'expansion volumique \u00e9lev\u00e9 de la feuille d'\u00e9lectrode au cours du cycle de charge-d\u00e9charge. Mais cela ne signifie pas que nous devrions les abandonner. Des efforts sont en cours pour r\u00e9soudre le probl\u00e8me, notamment en utilisant la technologie des nanomat\u00e9riaux, le graphite, le graph\u00e8ne ou d'autres mat\u00e9riaux composites ou recouverts de silicium ou d'\u00e9l\u00e9ments en \u00e9tain, qui peuvent amortir de mani\u00e8re significative l'expansion du volume des mat\u00e9riaux.<\/p>

    Nous avons remarqu\u00e9 que les appareils \u00e9lectroniques personnels deviennent de plus en plus petits, minces et portables, et c'est ce type de technologie avanc\u00e9e qui commence \u00e0 s'appliquer \u00e0 l'industrie de l'alimentation \u00e9lectrique portable.<\/p>

    Par rapport au transport et au stockage de l'\u00e9nergie, ces applications requi\u00e8rent une dur\u00e9e de vie moins longue des syst\u00e8mes de batteries, ce qui constitue une bonne opportunit\u00e9 pour le d\u00e9veloppement et l'essai de ces solutions de batteries. Je pense qu'\u00e0 mesure que ces nouvelles technologies d'anode continuent \u00e0 se d\u00e9velopper, elles finiront par remplacer partiellement les mat\u00e9riaux d'anode actuels \u00e0 base de graphite.<\/p>

    Les mat\u00e9riaux de la cathode font \u00e9galement l'objet d'am\u00e9liorations progressives. Par exemple, diff\u00e9rents produits chimiques sont combin\u00e9s ou m\u00e9lang\u00e9s afin de tirer parti des avantages respectifs des diff\u00e9rents mat\u00e9riaux. Toutefois, compte tenu du niveau actuel de la recherche, il y a peu de chances que des progr\u00e8s significatifs soient r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 l'avenir dans le domaine des piles.<\/p>

    Des changements progressifs seront \u00e9galement observ\u00e9s dans l'\u00e9lectrolyte et le diaphragme des futures batteries. L'\u00e9lectrolyte est essentiel pour am\u00e9liorer la tension en circuit ouvert des batteries lithium-ion. \u00c0 l'heure actuelle, de nombreuses tentatives ont \u00e9t\u00e9 faites sur les additifs d'\u00e9lectrolyte, et un grand nombre d'\u00e9tudes ont \u00e9t\u00e9 rapport\u00e9es sur de nouveaux \u00e9lectrolytes, qui pourraient \u00eatre plus s\u00fbrs que la technologie d'additifs actuelle. Les diaphragmes font \u00e9galement l'objet d'une attention particuli\u00e8re, mais la quasi-totalit\u00e9 de cette attention est ax\u00e9e sur l'am\u00e9lioration de la s\u00e9curit\u00e9 des batteries.<\/p>

    Nombreux entreprises de batteries lithium-ion<\/span><\/span><\/a> commencent \u00e0 utiliser des membranes rev\u00eatues de c\u00e9ramique parce qu'il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 qu'elles sont plus perm\u00e9ables \u00e0 l'\u00e9lectrolyte que les membranes conventionnelles en POLYacrylate-poly\u00e9thyl\u00e8ne et qu'elles fonctionnent de mani\u00e8re coh\u00e9rente et efficace \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>

    Pourrions-nous voir d'autres types d'am\u00e9liorations technologiques qui entra\u00eeneraient une v\u00e9ritable transformation de l'avenir des batteries et des piles au lithium-ion ? L'une des nouvelles technologies les plus int\u00e9ressantes est sans doute celle des batteries \u00e0 l'\u00e9tat solide. Les batteries \u00e0 semi-conducteurs n'utilisent pas d'\u00e9lectrolytes liquides et l'un de leurs avantages est leur rapport \u00e9nerg\u00e9tique \u00e9lev\u00e9.<\/p>

    Par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles, les batteries \u00e0 semi-conducteurs peuvent r\u00e9duire la quantit\u00e9 de liquide collect\u00e9 et ne contiennent pas de membranes. En outre, les batteries \u00e0 l'\u00e9tat solide devraient \u00eatre plus s\u00fbres car elles ne contiennent pas d'\u00e9lectrolytes liquides inflammables et susceptibles de fuir. Toutefois, la recherche et le d\u00e9veloppement des batteries \u00e0 semi-conducteurs n'en \u00e9tant qu'\u00e0 leur stade initial, l'application des batteries lithium-ion \u00e0 semi-conducteurs se limite pour l'instant \u00e0 l'ordre de grandeur du milliamp\u00e8re-heure. Si ces cellules peuvent \u00eatre mises \u00e0 l'\u00e9chelle avec succ\u00e8s, elles pourraient devenir comp\u00e9titives pour des applications \u00e0 plus grande \u00e9chelle.<\/p>

    La batterie lithium-air est \u00e9galement un nouveau syst\u00e8me de batterie au stade de la recherche. Les batteries lithium-air utilisent une anode en lithium m\u00e9tal, connect\u00e9e \u00e0 une couche d'\u00e9lectrolyte solide qui est \"coupl\u00e9e \u00e9lectrom\u00e9caniquement\" \u00e0 l'oxyg\u00e8ne de l'air. Elles peuvent offrir une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e, des courbes de d\u00e9charge tr\u00e8s plates, une utilisation pratiquement illimit\u00e9e tant qu'il n'y a pas d'exposition \u00e0 l'eau et au dioxyde de carbone dans l'air, et on s'attend \u00e0 ce qu'elles pr\u00e9sentent une s\u00e9rie d'avantages, notamment un faible co\u00fbt et un respect de l'environnement. Cependant, les batteries lithium-air sont \u00e9galement confront\u00e9es \u00e0 de s\u00e9rieux d\u00e9fis, le plus important \u00e9tant leur capacit\u00e9 de production d'\u00e9nergie limit\u00e9e.<\/p>

    \"Tendance<\/p>

    Au cours des deux derni\u00e8res d\u00e9cennies environ, les piles \u00e0 combustible ont fait des progr\u00e8s significatifs et ont re\u00e7u beaucoup d'attention. Des micropiles \u00e0 combustible, des piles \u00e0 combustible pour l'automobile et de tr\u00e8s grandes piles \u00e0 combustible sont d\u00e9j\u00e0 sur le march\u00e9. Les piles \u00e0 combustible, qui sont essentiellement des g\u00e9n\u00e9rateurs, font double emploi avec les batteries lithium-ion dans de nombreuses applications. Si l'infrastructure et le co\u00fbt de l'alimentation en combustible sont r\u00e9solus, les piles \u00e0 combustible pourraient remplacer une partie du march\u00e9 des batteries lithium-ion.<\/p>

    Les condensateurs, y compris les condensateurs \u00e0 double couche et les supercondensateurs, constituent une autre technologie de stockage de l'\u00e9nergie en plein essor. Historiquement, ces technologies n'ont \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9es comme adapt\u00e9es qu'\u00e0 des besoins d'\u00e9nergie explosifs extr\u00eamement courts et de forte puissance. Les recherches actuelles visent \u00e0 augmenter la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des condensateurs, les rendant ainsi plus comp\u00e9titifs par rapport aux batteries conventionnelles. En outre, la fabrication des condensateurs \u00e9tant tr\u00e8s similaire \u00e0 celle des batteries lithium-ion, on s'attend \u00e0 ce que les fabricants de batteries ajoutent la technologie des condensateurs \u00e0 leurs produits.<\/p>

    Conclusion<\/h2>

    La technologie des batteries lithium-ion pr\u00e9sente un grand potentiel d'am\u00e9lioration et de perfectionnement des performances actuelles des batteries. Les co\u00fbts des batteries continueront \u00e0 baisser \u00e0 mesure que la demande augmentera, et les am\u00e9liorations technologiques des performances des batteries mentionn\u00e9es plus haut contribueront \u00e0 r\u00e9duire les co\u00fbts. Si la technologie des batteries fonctionne bien, la prochaine g\u00e9n\u00e9ration de batteries sera bient\u00f4t disponible. Toutefois, les auteurs estiment qu'il sera difficile d'atteindre l'objectif de co\u00fbt de $100 - $150 \/kWh fix\u00e9 par des organisations telles que le minist\u00e8re am\u00e9ricain de l'\u00e9nergie et l'Advanced Battery Alliance.<\/p>

    \"l'avenir<\/p>

    Actuellement, le Batterie lithium-ion 18650<\/span><\/span><\/a> est produite en masse \u00e0 un rythme de pr\u00e8s de 700 millions de cellules par an, et son prix a atteint son niveau le plus bas dans la fourchette $170 - $220 \/kWh. Comment am\u00e9liorer la technologie pour rendre la nouvelle grande batterie suffisamment abordable pour r\u00e9pondre aux exigences du minist\u00e8re de l'\u00e9nergie ? \u00c9tant donn\u00e9 que le volume de la batterie n'est pas le m\u00eame que le volume du mat\u00e9riau actif de la batterie, il est important de transformer la technologie de la batterie pour en r\u00e9duire le co\u00fbt.<\/p>

    La croissance des m\u00e9gapoles favorisera l'utilisation de technologies plus propres pour la production et le stockage de l'\u00e9nergie. Les syst\u00e8mes de stockage d'\u00e9nergie bas\u00e9s sur des batteries sont susceptibles de devenir un \u00e9l\u00e9ment important de la fourniture d'\u00e9nergie ininterrompue \u00e0 ces villes. Les syst\u00e8mes de transport seront contraints d'adopter l'\u00e9lectrification pour r\u00e9duire leur impact sur l'air urbain.<\/p><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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