Batterie lithium-ion
Batterie rechargeable dans laquelle les ions lithium font la navette entre une anode en graphite et une cathode en oxyde métallique ou en phosphate ; c’est la chimie dominante pour les véhicules électriques et le stockage réseau.
Une batterie lithium-ion stocke l’énergie en insérant des ions lithium dans le réseau cristallin de ses électrodes. À la décharge, les ions passent de l’anode (en général du graphite, parfois additionné de silicium) à la cathode à travers un électrolyte liquide (LiPF6 dans des carbonates organiques), tandis que les électrons circulent dans le circuit extérieur. La chimie de la cathode définit en grande partie la cellule : LFP, NMC, NCA ou LMO.
Tension nominale courante : NMC 3.6–3.7 V ; LFP 3.2 V
La densité énergétique massique au niveau cellule va d’environ 160 à 205 Wh/kg pour la LFP à 250 à 300 Wh/kg pour la NMC riche en nickel. Le rendement aller-retour atteint 90 à 95 % au niveau cellule et environ 85 à 90 % pour un système réseau complet, onduleur et auxiliaires compris. Le prix des packs, supérieur à 1 000 USD/kWh en 2010, est tombé à environ 115 USD/kWh en 2024 (BloombergNEF), et les packs LFP stationnaires coûtent encore moins cher : c’est ce qui a déclenché l’essor des véhicules électriques et des BESS.
Les principales limites sont le risque d’emballement thermique (réduit par le choix de la chimie, l’espacement des cellules et le système de gestion de batterie), le vieillissement calendaire et en cyclage, et la dépendance aux filières du lithium, du nickel, du cobalt et du graphite. Voir la page technologie stockage par batterie.
Termes associés
Tous les termes →- LFP (lithium-fer-phosphate)
Chimie de cathode lithium-ion (LiFePO4) appréciée pour sa sécurité, sa longue durée de vie en cycles et son faible coût, au prix d’une densité énergétique inférieure à celle des cellules au nickel.
- NMC (nickel-manganèse-cobalt)
Famille de cathodes lithium-ion (LiNixMnyCozO2) à forte densité énergétique, très utilisée dans les véhicules électriques à grande autonomie.
- Batterie sodium-ion
Batterie rechargeable analogue au lithium-ion mais qui utilise des ions sodium abondants : elle sacrifie de la densité énergétique pour des matériaux moins chers et un meilleur comportement au froid.
- Durée de vie en cycles (cyclabilité)
Nombre de cycles complets de charge et de décharge qu’une batterie peut effectuer avant que sa capacité ne tombe sous un seuil de fin de vie défini, en général 70 à 80 % de la capacité nominale.
- Densité énergétique
Quantité d’énergie stockée par unité de masse (énergie spécifique, Wh/kg ou MJ/kg) ou par unité de volume (Wh/L ou MJ/L) d’un combustible ou d’un moyen de stockage.
- BESS (système de stockage d’énergie par batterie)
Installation de batteries complète, raccordée au réseau ou à un site, qui comprend les cellules, la gestion de batterie, la conversion de puissance, la gestion thermique et le contrôle-commande.