Le prix Nobel de chimie 2019 a été décerné à trois personnes de deux pays le mercredi 9 octobre 2019. Ces trois scientifiques ont reçu le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur le développement de batteries lithium-ion.
Les trois scientifiques sont
- Frances Arnold des États-Unis
- George Smith des États-Unis
- Gregory Winter d'Angleterre
Batterie aux ions lithium
Les batteries au lithium-ion ou également appelées batteries Li-ion ou LIB sont l'une des batteries rechargeables . Dans cette batterie, les ions lithium se déplacent de l'électrode négative à l'électrode positive lorsqu'elle est libérée, et reviennent lorsqu'elle est rechargée.
Par rapport à la technologie de batterie traditionnelle, ces batteries au lithium se chargent plus rapidement, durent plus longtemps et ont une densité de puissance plus élevée pour une durée de vie plus longue dans un boîtier plus léger.
Principe de fonctionnement de la batterie lithium-ion
Fondamentalement, le principe de fonctionnement des piles au lithium-ion est différent des piles alcalines (telles que les piles de la télécommande du téléviseur). Cette différence offre un avantage beaucoup plus important dans le développement de batteries.
Les électrodes d'une batterie lithium-ion sont constituées de graphite et d'oxyde de lithium et de cobalt. Le graphite a des capacités électroniques plus faibles que le zinc qui est généralement utilisé dans les piles alcalines.
La partie oxyde de lithium-cobalt de la batterie Li-Ion est capable d'attirer des électrons beaucoup plus fortement que l'oxyde de manganèse - ce qui donne à la batterie la capacité de stocker plus d'énergie dans le même espace que les piles alcalines.
La solution séparant le graphite et l'oxyde de lithium et de cobalt contient des ions lithium chargés positivement, qui forment et rompent facilement les liaisons chimiques lorsque la batterie est déchargée et rechargée.
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Ces réactions chimiques peuvent se produire dans les deux sens, contrairement à la formation d'oxyde de zinc, qui provoque des va-et-vient d'électrons et d'ions lithium dans de nombreux cycles de charge et de décharge.
Les défis du développement des batteries
Le processus sur une batterie lithium-ion ne donne certainement pas jusqu'à 100% d'efficacité. Toutes les batteries finissent par perdre leur capacité à stocker de l'énergie. Même ainsi, le composé chimique Li-ion était suffisamment puissant pour dominer la technologie actuelle des batteries.
Le principal défi du développement des batteries et du stockage d'énergie en général est la capacité de stocker de l'énergie, de sorte que les scientifiques tentent de construire des batteries encore meilleures en termes d'efficacité de stockage.
La mise à niveau d'une batterie nécessite l'expertise de chimistes et de physiciens pour voir les changements au niveau atomique, ainsi que d'ingénieurs en mécanique et en électricité qui peuvent concevoir et assembler les batteries alimentant l'appareil.
Référence
- Développer la batterie au lithium 3 ce scientifique a remporté le prix Nobel
- Comment fonctionne la batterie au lithium allume nos téléphones portables