Les appareils électroniques mobiles actuels sont largement différents des batteries chimiques, qui sont des dispositifs qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. À l'heure actuelle, les batteries sont courantes, mais pour les êtres humains du 18e siècle, c'était incroyable. Comment les humains ont-ils reconnu la batterie comme un stylo magique au début du 19e siècle ? Pourquoi les batteries au lithium dominent-elles l'industrie de l'électronique grand public.
Volta batterie né sur la cuisse d'une grenouille
En ce qui concerne les produits chimiques piles, il existe en effet un nom indispensable, celui de Volta, et son nom est gravé à jamais dans les manuels scolaires. Volta avait un vieil ami, Galvani, qui était professeur de science du crack. À cette époque, Galvani avait découvert un phénomène biologique particulier : en plaçant les pattes d'une grenouille fraîchement morte sur une plaque de cuivre et en coupant la cuisse de la grenouille avec une pince, les muscles de la cuisse se contractaient. Il se trouve que cette pince est en zinc métallique. Galvani pensait que les fluides corporels des cuisses de la grenouille contenaient de l'électricité animale, et que lorsque le métal entrait en contact, il s'agissait d'un processus de décharge. Lorsque Volta entendit cela, il adopta l'opinion opposée. Volt pensait qu'il n'y avait pas de bioélectricité dans les fluides corporels animaux, et que le courant provenait du contact de deux métaux différents avec le fluide corporel. Deux vieux amis ont chacun leur propre opinion.

Volta a finalement prouvé son idée avec une invention, le tas Volt, l'un des objets à l'arrière de la photo ci-dessus.

Le procédé de test de tension est très simple et classique, c'est-à-dire qu'il faut remplacer les cuisses de grenouille par du carton imbibé d'eau salée, utiliser d'abord du zinc et de l'argent comme métal aux deux extrémités, puis faire sortir l'argent et le zinc comme fils, lorsque les lignes électriques sortantes sont connectées, c'est pour générer du courant. De plus, la batterie fabriquée sous la forme de cette pile de volts a une tension relativement stable et stocke beaucoup d'électricité. C'est la première batterie de l'histoire de l'humanité.
En 1800, Volta a décrit en détail la méthode et le processus de fabrication et l'a partagé avec tout le monde. Napoléon s'est également montré très intéressé après en avoir entendu parler et a invité Volta à lui expliquer son invention.

Lors de l'exposition, Volta voulait montrer à Napoléon que la pile Volta pouvait brûler le fil de fer en rouge, faisant ainsi bouillonner l'eau, et Napoléon a également personnellement éprouvé la sensation d'un choc électrique.
Selon la classification de la science moderne, la pile de volts appartient à la batterie primaire, c'est-à-dire à la batterie qui ne peut pas être utilisée de manière répétée.
Piles sèches
La pile primaire au lithium métallique que nous connaissons le mieux est la pile bouton qui est souvent utilisée dans les montres et les calculatrices. Il s'agit d'une pile primaire au lithium typique batterie.

Zinc-manganèse sec batterie est une pile sèche à barillet couramment utilisée dans la vie quotidienne.

Notez que le lithium batterie Ici, on parle de batterie sèche primaire. La batterie au lithium du tableau est une batterie au lithium primaire qui utilise du métal Li comme électrode négative et du SOCl2 comme électrode positive. La batterie au lithium que nous appelons souvent fait référence à la batterie au lithium rechargeable.
Il s’agit de la deuxième catégorie de batteries, les batteries secondaires.
La première batterie rechargeable au monde
En 1859, le Français Plante a découvert que lorsque le courant continu traversait deux plaques de plomb immergées dans de l'acide sulfurique dilué, une force électromotrice pouvait être générée de manière répétée sur les deux plaques de plomb, créant ainsi une batterie au plombCe type de batterie a non seulement une densité de stockage d'énergie élevée, mais peut également être utilisé plusieurs fois en chargeant. Il s'agit de la première batterie rechargeable de l'histoire de l'humanité : la batterie plomb-acide. Batteries au plomb sont disponibles en séries 2,4V, 4V, 6V, 8V, 12V, 24V avec des capacités de 200mAh à 3000Ah.

À l’heure actuelle, il est très courant que les véhicules électriques utilisent encore batteries au plomb-acide.
Par la suite, des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique ont été développées.
Piles au nickel-cadmium
Le matériau de l'électrode positive de la batterie nickel-cadmium est composé de poudre d'oxyde de nickel et de poudre de graphite ; le matériau de l'électrode négative est composé de poudre d'oxyde de cadmium et de poudre d'oxyde de fer. La batterie nickel-cadmium est le premier type de batterie utilisé dans les téléphones portables. Elle peut être chargée et déchargée à plusieurs reprises plus de 500 fois. Elle est économique et durable. Elle peut fournir un courant important à la charge et la variation de tension pendant la décharge est faible. C'est une batterie d'alimentation CC très idéale.
L'inconvénient le plus fatal des batteries nickel-cadmium est que si elles ne sont pas manipulées correctement pendant le processus de charge et de décharge, il y aura un sérieux « effet mémoire », qui réduira considérablement la durée de vie. Le soi-disant « effet mémoire » signifie que la puissance de la batterie n'est pas complètement déchargée avant que la batterie ne soit chargée, ce qui entraînera une diminution de la capacité de la batterie au fil du temps. De plus, le cadmium est toxique et provoquera une pollution par les métaux lourds, de sorte que les batteries nickel-cadmium ne sont pas propices à la protection de l'environnement écologique. Ces défauts font que les batteries nickel-cadmium sont fondamentalement hors du champ d'application des batteries d'équipements numériques.
Batterie Ni-MH (Ni/MH)
Il s'agit d'une modification des batteries nickel-cadmium, qui remplace le cadmium (Cd) par un métal capable d'absorber l'hydrogène. La naissance des batteries nickel-hydrure métallique est attribuée à la découverte des alliages de stockage d'hydrogène. Les alliages de stockage d'hydrogène peuvent absorber et libérer une grande quantité d'hydrogène dans certaines conditions de température et de pression, c'est pourquoi on les appelle couramment « éponges absorbant l'hydrogène ». Dans une solution électrolytique alcaline forte, il est chargé et déchargé à plusieurs reprises et existe de manière stable pendant une longue période, fournissant ainsi un nouveau type de matériau d'électrode négative, et sur cette base, une batterie nickel-hydrogène est inventée. La principale source d'alliages de stockage d'hydrogène est la terre rare, et les ressources en terres rares de la Chine représentent plus de 70% des réserves mondiales totales. Le développement des batteries nickel-hydrure métallique présente des avantages uniques.
La capacité des batteries NiMH existantes est déjà supérieure à celle des piles alcalines (en volume). Prenons l'exemple des piles AA : la capacité indiquée des batteries NiMH peut atteindre 2900 mAh, tandis que la capacité des piles alcalines n'est que d'environ 2100 mAh, ce qui est bien sûr bien plus élevé que celle des batteries NiCd. La capacité de la batterie est de 1100 mAh, mais elle reste inférieure à celle d'une batterie Li-ion.
L’inconvénient des batteries NiMH est qu’elles sont plus chères que les batteries NiCd.

Batterie au lithium
Piles au lithium sont la couronne des batteries rechargeables.
Les batteries secondaires au lithium sont très populaires dans la recherche depuis longtemps, mais jusqu'à présent, les batteries secondaires avec du lithium métallique comme électrode négative n'ont pas été mises en production. Pourquoi ? La sécurité est la clé.
Si du lithium métallique est utilisé, le processus de décharge est le même que précédemment et le processus de charge est inversé. Le circuit externe fournit beaucoup d'électrons à l'électrode négative, et les ions lithium obtiennent des électrons à l'électrode négative et sont précipités. Le problème est que la ségrégation des dendrites se produit pendant la précipitation du lithium métallique, c'est-à-dire qu'un cristal semblable à une dendrite se forme, et lorsque les dendrites sont suffisamment longues pour être connectées de l'électrode positive à l'électrode négative, un court-circuit se produit et la batterie au lithium explose.
Par conséquent, le développement des batteries secondaires au lithium a rencontré un énorme obstacle à l'heure actuelle. Les chercheurs ont dû trouver une substance capable d'absorber le lithium métallique pour empêcher la ségrégation des dendrites afin de remplacer le lithium comme électrode négative. Cette excellente idée est née des Bell Labs en 1981, et la substance qu'ils recherchaient était également connue sous le nom de graphite. Comme nous le savons tous, le graphite a une structure en couches, de sorte que le lithium métallique s'insère facilement dans le graphite pour former un composé intercalaire de graphite composé de C6Li, ce qui évite le problème de la ségrégation des dendrites de lithium pendant la charge et résout avec succès le problème des batteries secondaires. Les problèmes de sécurité ont directement conduit à la production de batteries lithium-ion.
Avantages de Piles au lithium
Haute tension, la tension de fonctionnement de la batterie unique est aussi élevée que 3,7-3,8 V (3,2 V pour phosphate de fer et de lithium), soit 3 fois plus que les batteries nickel-cadmium et les batteries nickel-hydrogène
Grande énergie spécifique, 3 à 4 fois celle des batteries Ni-Cd, 2 à 3 fois celle des batteries Ni-MH
Longue durée de vie du cycle, peut généralement atteindre plus de 500 fois, voire plus de 1000 fois, le phosphate de fer et de lithium peut atteindre plus de 2000 fois
Bonnes performances de sécurité, ne contient pas de cadmium, de plomb, de mercure et d'autres éléments polluants pour l'environnement, pas d'effet mémoire
Ces avantages ont conduit à une utilisation massive des batteries au lithium. On retrouve des batteries au lithium dans les véhicules électriques, les véhicules électriques et les produits numériques.

La science et la technologie profitent à l'humanité. En tant qu'industrie relativement ancienne, l'industrie des batteries a créé un flux constant d'énergie pour un nouveau cycle d'innovation technologique grâce à l'émergence des batteries au lithium.