Le fonctionnement repose essentiellement sur le mouvement constant du lithium ionisé entre les électrodes. Le flux d’ions lithium compense le flux de courant externe lors de la charge et de la décharge des batteries, de sorte que les électrodes elles-mêmes restent électriquement neutres : 1. Décharge
Le principe de fonctionnement d’une cellule lithium-ion (Li-ion) repose sur l’échange réversible d’ions lithium entre l’électrode positive et l’électrode négative lors des cycles de charge/décharge. Le matériau électroactif (ou actif, encore appelé matière active) est le constituant principal des électrodes.
Chacune de ces cellules a toujours la même structure et contient les éléments suivants : Électrode positive : la cathode de la batterie lithium-ion est composée d’oxyde métallique de lithium, qui peut contenir des proportions variables de nickel, de manganèse et de cobalt. Les oxydes métalliques sont également appelés métaux de transition.
Le lithium va se diriger vers l’électrode négative au travers de l’électrolyte, tandis que les électrons circuleront vers l’électrode négative par le circuit extérieur. Au niveau de l’électrode négative, les ions lithium vont s’insérer dans les structures graphite pour former le composé d’insertion LiC 6.
L’insertion et la désinsertion de lithium dans un matériau d’électrode par une réaction électrochimique d’intercalation nécessite deux processus : l’injection/l’extraction à la fois d’un ion Li+ dans/de la structure hôte et d’un électron dans/des orbitales d du métal.
Différents métaux peuvent être intégrés dans les batteries Li-ion, par exemple le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse, l’aluminium, le titane ou le cuivre. Tout savoir sur le fonctionnement d’une batterie lithium ✓ Comment ça marche ✓ Informations techniques ▶ Découvrir le fonctionnement des batteries Li-ion !
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