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Tout savoir sur la fabrication d'une batterie au lithium

Lorsqu'un consommateur souhaite investir dans la meilleure batterie pour panneaux solaires, il se tourne généralement vers une batterie au lithium. Afin de faire le bon choix, il est donc important de comprendre quel est le processus de fabrication d'une telle batterie. Pour vous aider à comprendre ce qu’est cet élément indispensable d’une installation solaire, voici les points que je vais aborder :

  • Le fonctionnement d’une batterie au lithium 
  • Les différentes batteries au lithium
  • Les matériaux utilisés pour fabriquer une batterie lithium
  • Les étapes de la fabrication d’une batterie au lithium
  • Les réglementations en cours en matière de batterie au lithium
  • Pourquoi est-il désormais essentiel de s’équiper d’une batterie solaire

Commençons par comprendre ce qu'est une batterie au lithium.

Batterie au lithium : de quoi parle-t-on ? 

En préambule, laissez-moi vous rappeler qu’il existe de nombreux types de batteries disponibles sur le marché. Parmi elles : 

  • Les batteries plomb-acide ouvertes
  • Les batteries plomb-acide à combinaison de gaz (AGM)
  • Les batteries Gel
  • Les batteries au lithium

Cette batterie solaire au lithium est la plus récente et la plus innovante. C’est donc elle qui nous intéresse ici. Découvrons de quoi il s’agit.

Le fonctionnement d’une batterie au lithium

Le fonctionnement d’une batterie au lithium est relativement simple. Tout est une question de chimie. Il s’agit d’une réaction électrochimique entre ses 2 électrodes que l’on appelle l’anode et la cathode. 

Ces deux électrodes sont immergées dans une solution conductrice liquide (ou sous forme de gel). Ainsi, les ions de lithium sont libérés de la cathode et migrent vers l'anode. Ce déplacement des charges entre les électrodes génère de l’énergie électrique (les électrons).

La différence de qualité entre les batteries dépend généralement d'une formule différente de la solution que l’on désigne sous le nom d’électrolyte. Autant vous dire que chaque constructeur garde jalousement son secret de fabrication. 

  

Notez aussi que cet électrolyte est très instable, il faut donc en prendre grand soin et recycler les batteries de manière responsable. 

Sachez aussi qu’il existe quelques variantes de la batterie au lithium.

Les différentes batteries au lithium

On notera qu’il existe actuellement 3 grandes familles de batteries au lithium

  • Les batteries lithium-ion. Inventées il y a plus de 30 ans, ce sont des batteries plutôt instables, mais à forte capacité de stockage. Leur encombrement est très réduit. 

  • Les batteries lithium polymère.  C’est une variante des batteries précédentes. Un peu plus stables, elles sont aussi plus chères. 

  • Les batteries au lithium fer phosphate. C’est la technologie la plus récente. Si elles stockent moins d'énergie que les autres, elles sont plus stables et ont une grande capacité de charge et de décharge. Ce sont les modèles les plus plébiscités pour une installation photovoltaïque.

Intéressons-nous à présent aux matériaux utilisés

Les matériaux utilisés pour fabriquer une batterie lithium

Plusieurs matériaux sont utilisés pour fabriquer les différents éléments de la batterie au lithium que sont : l'anode, la cathode, l'électrolyte et les cellules de séparation : 

  • L'anode est composée de graphite (forme cristalline du carbone).

  • La cathode est généralement constituée d'oxydes métalliques tels que l'oxyde de cobalt, l'oxyde de nickel ou l'oxyde de manganèse.

  • L'électrolyte liquide est le plus souvent élaboré avec des sels de lithium dissous dans un solvant. L’électrolyte solide est quant à lui composé de polymères ioniques.

  • Les matériaux de séparation sont des feuilles minces fabriquées avec des polymères synthétiques, tels que le polyéthylène et le polypropylène

Voyons à présent quelles sont les étapes de fabrication d’une batterie au lithium.

Les étapes de la fabrication d’une batterie au lithium

Techniquement, la production d’une batterie au lithium n’est pas très complexe. En effet, il s'agit essentiellement d’un travail d’assemblage de chaque électrode, de l'électrolyte et des matériaux de séparation. En revanche, les exigences de fabrication sont plus drastiques : 

  • Il ne faut pas négliger la sécurité. Les composants sont à manipuler avec soin pour éviter tout risque d'explosion ou d'incendie. Les usines sont donc conçues en conséquence. 

  • L'hygrométrie est aussi un facteur important. Il faut le savoir, les batteries au lithium doivent être assemblées dans un environnement sec afin d’éviter toute contamination ou corrosion des composants. 

  • La température doit aussi être surveillée. Il ne doit pas faire trop chaud pour éviter tout dommage ou altération des matériaux. La performance des batteries pourrait s’en ressentir. 

C’est aussi pourquoi les batteries au lithium sont soumises à plusieurs réglementations. Découvrons-les ensemble. 

Quelle est la réglementation en cours en matière de batterie au lithium ?

Je vous précise tout d’abord que les batteries au lithium sont considérées comme des sources d'énergie relativement propres et écologiques par rapport à d'autres types de batteries. Pour autant, certains des matériaux utilisés peuvent être néfastes pour l'environnement et dangereux à manipuler. C’est pourquoi des réglementations existent aussi bien pour les fabricants et les transporteurs que pour les consommateurs. 

La réglementation pour les constructeurs et les transporteurs 

En ce qui concerne les fabricants et les transporteurs de batteries au lithium, c’est avant tout des questions de sécurité qui se posent à eux car, nous l’avons vu, ce sont des batteries qui ne sont pas toujours très stables, donc dangereuses. Ainsi : 

  • La fabrication des batteries au lithium est réglementée par le Code de l'environnement (article R. 554-1). Ce texte impose aux fabricants de respecter des normes de sécurité et de qualité très strictes. La protection de l'environnement est aussi au cœur de cet article. 

  • Transporter des batteries au lithium est aussi réglementé. Le texte en question est l'arrêté du 29 mai 2009 relatif au transport des marchandises dangereuses par voies terrestres (arrêté TMD). Le texte fixe des règles strictes en matière de conditionnement, de marquage, d'étiquetage, de chargement, de déchargement et de transport des batteries au lithium.

  • Il est aussi essentiel de bien gérer les batteries usagées. Tout ceci est encadré par l'arrêté du 7 août 2019 relatif aux modalités de gestion des batteries et accumulateurs usagés. Une obligation conjointe des fabricants et des consommateurs. Voyons cela à présent. 

La réglementation pour les consommateurs 

Du côté des consommateurs, la réglementation exige effectivement que vos batteries au lithium soient collectées et traitées de manière écologique. Qu’est-ce que cela signifie ? Eh bien que vous êtes tenus de les déposer dans des points de collecte spécifiques. Cela peut être une déchetterie ou un magasin qui vend ce genre de batteries. 

Vous ne devez pas non plus endommager vos batteries au lithium. Celles-ci sont, en effet, plus dangereuses et polluantes si vous les percez ou les brûlez. En effet, dans ce cas, votre batterie pourrait libérer des substances dangereuses et polluer l'environnement.

Et si nous nous intéressons d’aussi près à cette batterie au lithium, c’est qu’il est désormais devenu indispensable d'intégrer la pose d’une ou de plusieurs batteries dans son installation solaire. Je vous dis pourquoi. 

 

Pourquoi est-il désormais essentiel de s’équiper d’une batterie solaire ? 

Je ne vous le rappellerai jamais assez, installer une ou plusieurs batteries sur une installation solaire est aujourd'hui primordial. En effet, même si celles-ci sont souvent très coûteuses, elles sont désormais indispensables pour plusieurs raisons :  

  • Ces batteries au lithium vont vous permettre de stocker l'énergie produite par les panneaux solaires lorsqu'il y a une surproduction. Ainsi, c’est de l’énergie que vous ne perdrez pas puisque vous pourrez la consommer le soir ou les jours sans soleil. 

  • Elles vont aussi permettre d'alimenter des appareils électriques de plus en plus nombreux dans la maison et surtout également votre voiture électrique. 

  • Notez que vos batteries au lithium vont vous permettre de réduire votre dépendance au réseau électrique et, à terme, de réaliser des économies sur votre facture énergétique. 

  • Je vous rappelle enfin que vos batteries sont une solution de secours en cas de panne de courant.

Passons au résumé de ce guide pratique.

La fabrication d’une batterie au lithium, en résumé

Voici ce qu’il faut retenir de ce guide d’achat :

  • Le fonctionnement d’une batterie au lithium est basé sur la réaction électrochimique entre 2 électrodes (anode et cathode). 

  • Les deux électrodes sont immergées dans une solution conductrice liquide (ou sous forme de gel) afin de générer de l’énergie électrique.

  • Il existe 3 grandes familles de batteries au lithium : les batteries lithium-ion, lithium polymère et lithium fer phosphate.

  • Dans la composition d’une batterie au lithium, on retrouve du graphite (forme cristalline du carbone), de l'oxyde de cobalt, de l'oxyde de nickel ou l'oxyde de manganèse et des sels de lithium.

  • Pour la fabrication de ces batteries, il faut surveiller les risques d'explosion, l'hygrométrie et la température.

  • Les batteries au lithium doivent être collectées et traitées de manière écologique. Vous êtes tenus de les déposer dans des points de collecte spécifiques. 

Dans ce guide pratique, vous avez appris comment se fabrique une batterie au lithium. Si vous avez des questions sur ce produit très utilisé dans les kits solaires, nous sommes là pour vous répondre. Il vous suffit de poser vos questions en commentaire. 

Je suis aussi à votre disposition pour vous proposer des devis. N’hésitez pas à faire vos demandes et à nous laisser vos coordonnées en cliquant ici.

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Cet article a été validé par 
Jonathan
Installateur RGE
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Jonathan est installateur de panneaux photovoltaïques chez Nouvel'R Énergie. Son expérience terrain et sa connaissance de la technique le rendent expert sur le sujet du photovoltaïque.

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