Batteries Lithium-Ion et Stockage d’Énergie sur le Réseau Électrique
Les batteries lithium-ion, communément appelées batteries Li-ion, sont une catégorie de batteries secondaires (rechargeables) composées de cellules où les ions lithium se déplacent de l’anode à travers un électrolyte vers la cathode pendant la décharge, et inversement lors de la charge. Ces batteries présentent plusieurs avantages spécifiques, notamment une tension élevée par cellule, une densité énergétique importante, et l’absence d’effet mémoire. Elles sont largement utilisées dans de nombreux appareils comme les ordinateurs portables, les outils électriques sans fil, certains véhicules électriques, les trottinettes électriques, la majorité des vélos électriques, les banques d’alimentation portables et les lampes de poche à LED. La réaction globale lors de la décharge s’écrit : C6Li + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2.
Les Batteries Lithium-Ion et le Stockage d’Énergie sur le Réseau
Une centrale de stockage d’énergie par batteries est un type de centrale énergétique qui utilise un groupe de batteries pour stocker de l’énergie électrique. Le stockage par batteries est la source d’énergie dispatchable la plus rapide sur les réseaux électriques, utilisée pour stabiliser ces derniers. En effet, elle peut passer du mode veille à pleine puissance en quelques millisecondes pour gérer les pannes de réseau. À pleine puissance, ces centrales sont conçues pour fonctionner jusqu’à quelques heures.
Les batteries Lithium-Ion (Li-I) sont le type de batteries rechargeables le plus courant. Les batteries au sodium-ion représentent une alternative moins chère et plus durable aux batteries lithium-ion, car le sodium est beaucoup plus abondant et moins coûteux que le lithium. Cependant, leur densité de puissance est inférieure et elles sont encore à un stade précoce de développement. Les batteries au plomb-acide, ainsi que les batteries nickel-cadmium, sont parmi les plus anciennes et les plus utilisées. Bien que les batteries Li-ion commencent lentement à les remplacer dans certaines applications, il existe des domaines où les batteries au plomb et alcalines sont irremplaçables, notamment en termes de résistance aux basses températures, de sécurité et de prix.
Les batteries lithium-ion sont également fréquemment évoquées comme une option potentielle pour le stockage d’énergie sur le réseau, bien qu’elles ne soient pas encore compétitives en termes de coût à grande échelle. Les batteries au lithium affichent la plus forte croissance du marché parmi toutes les autres batteries et ont réussi à déplacer les systèmes concurrents. Les batteries secondaires au lithium (batteries lithium-ion) permettent plusieurs transformations réversibles de l’énergie chimique en énergie électrique, ce qui permet leur utilisation fréquente. Contrairement aux batteries conventionnelles, les batteries lithium-ion ne présentent pas d’effet mémoire (perte de capacité due à des cycles de charge/décharge incomplets) et atteignent une efficacité élevée jusqu’à 95% (rapport de la quantité déchargée à la quantité chargée).
Le problème avec ces batteries est leur durée de vie, généralement définie comme le nombre de cycles complets de charge-décharge nécessaires pour atteindre un seuil d’échec en termes de perte de capacité ou d’augmentation de l’impédance. Après 500 cycles, la capacité des batteries lithium-ion commence à diminuer, et elle est réduite à environ 50% après 1200-1500 cycles de décharge. L’une des plus grandes installations de stockage Li-I au monde est la sous-station de Gyeongsan en Corée du Sud, d’une capacité de 48 MW et 12 MWh, mise en service en janvier 2016.
