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Lithium-ion

Apparu au début des années 1990 et commercialisé pour la première fois par Sony, la batterie lithium-ion occupe aujourd’hui une place prépondérante sur le marché des accumulateurs. Son principal avantage est une énergie massique élevée (deux à cinq fois plus élevée que le nickel-hydrure métallique, par exemple). L’accumulateur lithium-ion est basé sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive, le plus souvent  en dioxyde de cobalt ou manganèse, et une électrode négative en graphite.

Bien que le cobalt ait été utilisé pendant une période de temps plus longue, le manganèse est, par nature, plus sécuritaire et moins dangereux, même lorsqu’on ne l’utilise pas de la bonne façon. Les circuits de protection peuvent être simplifiés. En plus du niveau de sécurité amélioré, le coût de la matière première du manganèse est inférieur à celui du cobalt. En revanche, il offre une densité d’énergie légèrement plus faible, il affiche une perte de capacité aux températures supérieures à 40ºC et il vieillit plus rapidement que le cobalt.

Les avantages et les désavantages des deux compositions chimiques :

Cobalt Manganèse
Densité d’énergie (Wh/kg) 140* 120*
Sécurité (surcharge) L’électrode en cobalt fournit un surplus de lithium qui peut se transformer en lithium métallique, occasionnant ainsi un risque potentiel pour la sécurité si celle-ci n’est pas protégée par un circuit de sécurité. L’électrode en manganèse manque de lithium, ce qui fait chauffer seulement l’élément. Les circuits de sécurité peuvent être simplifiés pour les petits ensembles de 1 et 2 éléments.
Température Vaste plage de température. Mieux adapté pour fonctionner aux températures élevées. Perte de capacité au-dessus de 40°C. Pas aussi résistant aux températures plus élevées.
Vieillissement Un stockage de courte durée est possible. L’impédance augmente avec le vieillissement. Les nouvelles versions permettent un stockage de plus longue durée. Légèrement moins que le cobalt. L’impédance change peu pendant la vie de l’élément. Suite aux améliorations continues, la durée de stockage est difficile à prédire.
Espérance de vie 300 cycles, capacité de 50% au 500e cycle. Peut être plus courte que celle du cobalt.
Coût Le coût des matières premières est élevé. Un circuit de protection augmente les coûts. Le coût des matières premières est 30% moins élevé que pour le cobalt. Un circuit de protection simplifié constitue un avantage au niveau des coûts.

 

Comparaison entre les électrodes positives en cobalt et en manganèse :

Le manganèse est par nature plus sécuritaire et il est moins dangereux lorsqu’on ne l’utilise pas de la bonne façon, cependant il offre une densité d’énergie légèrement inférieure. Le manganèse affiche une perte de capacité aux températures supérieures à 40°C et il vieillit plus rapidement que le cobalt.

Nous avons fait le choix d’une gamme étendue que ce soit en 18650, 18500 et 26650. Pour les cellules prismatiques nous étudions les besoins au cas pas cas. En effet, il existe de nombreuses dimensions et il est préférable de vérifier la pérennité avant de se lancer dans un nouveau projet.

En fonction de votre cahier des charges, nous vous aiguillerons vers une cellule cobalt ou manganèse, chacune vous l’aurez compris, offrant des caractéristiques différentes.