Le lithium-métal contre le lithium-ion: quelle batterie alimentera notre avenir?

Les batteries lithium-ion (Li-ion) et les batteries lithium-métal (Li-metal) appartiennent toutes deux à la catégorie plus large des "batteries lithium" en raison de leur utilisation de la chimie du lithium.Ils diffèrent considérablement par leur conception., performances et applications.

1.Chimique de base

• Li-ion:
  LithiumionsLes ions se déplacent entre une anode de graphite et une cathode d'oxyde de métal (par exemple, LiCoO2).

• Li-métal:
  Utilisationsmétal lithium solideLes ions lithium sont placés sur l'anode sous forme de lithium métallique pendant la charge et se dissolvent pendant la décharge.

  2.Densité énergétique

  • Li-ion:
    Offre une forte densité énergétique (250 ‰ 300 Wh/kg), adaptée aux smartphones et aux véhicules électriques.

  • Li-métal:
    Densité d'énergie théorique plus élevée(jusqu'à 500 Wh/kg ou plus) parce que le lithium métallique stocke 10 fois plus de lithium par volume que le graphite.

  3.Sécurité et stabilité

  • Li-ion:
    Relativement stable mais risque de fuite thermique si elle est endommagée.

  • Li-métal:
    Plus réactifLe lithium forme des dendrites (structures en forme d'aiguille) qui peuvent percer les séparateurs, provoquant des courts-circuits.

  4.Durée de vie du cycle

  • Li-ion:
    Technologie mature avec plus de 500 ‰ 2000 cycles avant dégradation significative.

  • Li-métal:
    Historiquement, la durée de vie du cycle est courte en raison de la croissance des dendrites et de la décomposition des électrolytes.Li-métal à l'état solideLes conceptions visent à améliorer cette situation.

  5.Statut commercial

  • Li-ion:
    Il domine l'électronique grand public, les véhicules électriques et le stockage en réseau.

  • Li-métal:
    La plupart sont expérimentales. Utilisées dans certaines applications de niche (par exemple, les dispositifs médicaux, militaires). Les batteries Li-métal à l'état solide sont en développement pour les véhicules électriques.

    6.Principaux avantages du Li-métal

    Sa densité d'énergie ultra-haute pourrait permettre des véhicules électriques à plus longue portée et des appareils électroniques plus légerssi les problèmes de sécurité et de longévité sont résolus.

    Résumé

    Caractéristique	Lithium-ion	Lithium-Métal
    L'anode	Graphite	Lithium métallique
    Densité énergétique	Haute (250 à 300 Wh/kg)	Très élevé (plus de 500 Wh/kg)
    Sécurité	Modéré (liquide inflammable)	Risque plus élevé (dendrites)
    Durée de vie du cycle	500 ‰ 2000 cycles et plus	Amélioration (toujours axée sur la R & D)
    La période de maturité	Produits en série	Commercialisation limitée

    Les deux technologies tirent parti du potentiel électrochimique du lithium, mais la promesse du Li-metal repose sur le dépassement des obstacles de la science des matériaux.Alors que le Li-metal représente la frontière du stockage d'énergie de nouvelle génération.