Alors que des questions telles que les réserves de ressources en lithium, la sécurité des batteries et le respect de l'environnement se posent avec de plus en plus d'acuité, l'industrie accorde de plus en plus d'attention à l'application des technologies de l'information et de la communication (TIC). stockage des énergies renouvelables. Ces dernières années, de nombreuses percées ont été réalisées dans le domaine de la nouvelle technologie des piles pour remplacer le lithium.
1. Les défauts des piles au lithium
- Sécurité
Le lithium est un métal hautement réactif et inflammable. Les piles au lithium doivent donc être conservées à une température appropriée et dans des conditions ne permettant pas de les surcharger ou de les court-circuiter, sous peine de provoquer des réactions en chaîne telles que l'emballement thermique, voire de s'enflammer ou d'exploser.
- Rareté
Le lithium est un composant clé des batteries au lithium, mais les ressources en lithium sur terre sont limitées. Les futures batteries de stockage d'énergie ne doivent pas trop dépendre des ressources en lithium ou d'une nouvelle technologie de batterie pour remplacer le lithium.
- Durabilité
Les piles au lithium nécessitent des opérations d'extraction de métaux tels que le lithium, le cobalt et le nickel, qui sont préjudiciables à l'environnement, tandis que la contamination par des ions de métaux lourds solubles dans l'eau ne peut être évitée.
Actuellement, 70% des ressources mondiales en lithium sont réparties en Amérique du Sud, et 80% des ressources en lithium de mon pays dépendent d'importations comme celles de l'Union européenne. batterie lithium ups.
À l'avenir, il sera difficile pour les batteries au lithium de répondre aux besoins des deux principales industries que sont les véhicules électriques et le stockage de l'énergie dans les réseaux, avec une nouvelle technologie de batterie pour remplacer le lithium.
- Durabilité
Les performances des piles au lithium se dégradent avec le temps. Diverses contraintes chimiques et physiques réduisent le nombre d'ions lithium disponibles dans la batterie et sa capacité à tenir la charge dans le cadre d'une nouvelle technologie de batterie destinée à remplacer le lithium.
2. Nouvelle technologie de batterie pour remplacer le lithium
- Batterie zinc-ion aqueuse :
Les batteries zinc-ion sont une nouvelle technologie de batterie destinée à remplacer le lithium, à propos des batteries aqueuses développées ces dernières années. Par rapport aux batteries au lithium conventionnelles, les batteries zinc-ion aqueuses présentent les avantages d'une densité énergétique élevée par rapport aux batteries au lithium conventionnelles. densité énergétique des batteries au lithiumLes piles au lithium sont plus performantes que les piles chimiques au lithium, grâce à un processus de décharge efficace et sûr, à des matériaux de pile simples et à un processus de préparation simple.
Les propriétés sont plus stables et la pression sur les coûts des matières premières est plus faible. Il a une grande valeur d'application et des perspectives de développement dans les domaines des batteries d'énergie, stockage d'énergie de longue duréeLes batteries aqueuses zinc-ion sont un bon choix pour le stockage de l'énergie, l'électronique grand public, l'électronique portable flexible, le stockage de l'énergie à grande échelle, etc. Par exemple, le stockage de la production d'énergie photovoltaïque à grande échelle nécessite un prix bas et une sécurité élevée, et les batteries zinc-ion aqueuses sont un bon choix.
- Batterie sodium-ion :
Le sodium et le lithium appartiennent à la même nouvelle technologie de batterie destinée à remplacer le lithium, et tous deux présentent un comportement électrochimique similaire de charge et de décharge "en chaise à bascule" dans le fonctionnement de la batterie. Les réserves de sodium sont beaucoup plus abondantes que celles de lithium.
Le sel de l'océan peut être utilisé pour extraire le sodium, ce qui permet de réduire le coût de production des batteries. Parallèlement, les performances électrochimiques des batteries sodium-ion sont relativement stables, elles sont faciles à passivées et désactivées en cas d'emballement thermique, et leurs performances expérimentales en matière de sécurité sont meilleures que celles des batteries lithium-ion, une nouvelle technologie de batterie destinée à remplacer le lithium.
- Batterie au lithium-soufre :
Les batteries lithium-ion utilisent du cobalt dans leurs anodes, mais le cobalt est difficile à obtenir. Les batteries lithium-soufre (Li-S) peuvent résoudre ce problème en utilisant le soufre comme matériau de cathode. Outre le remplacement du cobalt, les batteries lithium-soufre présentent plusieurs avantages, à savoir une densité énergétique plus élevée et des coûts de production plus faibles.
Le principal problème des batteries lithium-soufre actuelles est leur taux de dégradation rapide. Par conséquent, bien que les piles au lithium-soufre aient été utilisées dans les domaines de l'énergie solaire et de l'aviation, il est nécessaire de poursuivre les recherches pour que cette technologie puisse être utilisée dans les produits électroniques quotidiens.
- Batterie à semi-conducteurs :
Les piles à l'état solide utilisent des électrolytes inorganiques solides et peuvent résister à des environnements difficiles et à de fortes fluctuations de température dans le cadre de la nouvelle technologie de piles destinée à remplacer le lithium. Outre le fait qu'elles présentent un risque d'incendie plus faible, les batteries à électrolyte solide peuvent contenir plus d'énergie que les batteries au lithium. La conductivité plus élevée des électrolytes solides se traduit également par des temps de charge plus rapides, ce qui signifie que les appareils utilisant cette technologie ont une meilleure capacité et de meilleures vitesses de charge.
- Pile à hydrogène :
Bien qu'elles ne soient pas exactement identiques aux batteries rechargeables au lithium, les piles à combustible à hydrogène sont devenues une alternative populaire pour fournir de l'énergie propre. Le principe consiste à combiner l'hydrogène stocké avec l'oxygène de l'air pour produire de l'électricité et de la vapeur d'eau.
Les sous-produits de la réaction sont totalement respectueux de l'environnement. Cependant, les piles à combustible à hydrogène présentent également quelques inconvénients. Par exemple, lorsqu'elles sont appliquées à l'industrie automobile, un réseau de stations de ravitaillement en hydrogène doit être mis en place, et la construction de piles à hydrogène est également assez coûteuse. À l'heure actuelle, peu de régions disposent de l'infrastructure nécessaire pour alimenter les réservoirs d'hydrogène. Voici plus d'informations sur système de stockage solaire pour les balcons.
- Batterie aqueuse au magnésium :
Pour tenter de réduire les dangers et les risques des piles rechargeables, certains chercheurs ont proposé d'utiliser des ions magnésium comme porteurs de charge. L'avantage est que le magnésium est abondant et que sa charge ionique est plus élevée que celle du lithium dans les nouvelles technologies de batteries destinées à remplacer le lithium. Cela signifie qu'il est possible d'obtenir une densité énergétique plus élevée à partir d'une batterie de même taille. Des électrolytes aqueux (eau) peuvent également être utilisés à la place des liquides organiques inflammables.
Bien que prometteuses, les batteries aqueuses au magnésium en sont encore aux premiers stades de la recherche. La technologie se heurte à plusieurs limites qui l'empêchent de remplacer rapidement les batteries lithium-ion.
Par exemple, les matériaux cathodiques existants adaptés au lithium ne peuvent pas être utilisés pour le magnésium. L'utilisation d'un électrolyte aqueux limite la tension maximale de la batterie car l'eau se décompose à des tensions plus élevées.
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