Cellulaire & chimie

Pièces de cellules

Anode

La grande majorité des piles au lithium-ion contiennent de la poudre de graphite.

Les matériaux graphite sont soit produits synthétiquement, soit extraits du sol, puis transformés avant d’être cuits sur une feuille de cuivre pour servir d’anodes.

Les anodes graphites répondent aux exigences de tension de la plupart des cathodes Li-ion, sont relativement abordables, extrêmement légères, poreuses et durables.

Cathode

Il y a plusieurs matériaux de cathode à choisir dans l’espace de batterie Li-ion.

À l’origine, la principale composante active de la cathode était le cobalt. Pour réduire la dépendance au cobalt, on utilise des chimies différentes.

Oxydes de cobalt de nickel de lithium (NMC)

Lithium nickel manganese cobalt oxides sont la chimie la plus courante sur EV’s aujourd’hui.

Le rapport métal varie. La version était NMC 111, puis NMC 622 était le commun suivi par NCM 711. De nombreux vendeurs travaillent sur fournir des cellules avec un rapport métal 811.

Oxydes d’aluminium cobaltique de nickel de lithium (ANC)

Lithium nickel cobalt aluminum oxides (NCA) sont utilisés par Panasonic.

Batterie au lithium-phosphate de fer (LFP)

Lithium iron phosphate battery

Séparateur

A separator est une membrane perméable placée entre l’anode d’une batterie et la cathode.

Électrolyte

Les électrolytes liquides dans les batteries au lithium-ion sont constitués de sels de lithium dans un solvant organique, comme le carbonate d’éthylène, le carbonate de diméthyle et le carbonate de diéthyle.

Un électrolyte liquide agit comme voie conductrice pour le mouvement des cations passant du négatif aux électrodes positives pendant la décharge et dans la direction opposée lors de la charge.

De nombreux fabricants et développeurs de cellules étudient des électrolytes basés sur des matériaux solides. solid-state batteries. Audi n’a pas encore annoncé un modèle de série utilisant une batterie de traction à l’état complet.

Collecteur actuel

Le collecteur de courant sert à fournir la conduction d’électrons de l’intérieur de la réaction électrochimique à la partie externe sans aucune réaction dans la fenêtre de fonctionnement.

Les collecteurs actuellement utilisés sont principalement en aluminium ou en feuilles de cuivre.

Logements cellulaires

Les cellules pour EV sont disponibles dans 3 logements différents

Cylindrée

Une cellule cylindrique est constituée d’anodes en feuilles, de séparateurs et de cathodiques qui sont sandwichés, roulés et emballés dans une boîte en forme de cylindre. C’est le facteur de forme qui a été utilisé pendant des années sur le marché.

La forme ronde de la batterie distribue la pression interne des réactions latérales sur la circonférence de la cellule presque uniformément, ce qui permet à la cellule de supporter un niveau de pression interne plus élevé sans déformation.

Tesla est l’un des rares fabricants d’EV qui utilise cette technologie.

Logements primaires

Les cellules Li-ion avec boîtier prismatique sont composées de grandes feuilles d’anodes, de cathodes et de séparateurs sandwichés, roulés et pressés pour s’intégrer dans un boîtier dur-plastique ou métallique sous forme cubique. Les électrodes peuvent également être assemblées par empilage de couches plutôt que de laminage de gelée.

Les parties des feuilles d’électrode et de séparateur d’une cellule prismatique qui sont proches des coins du contenant peuvent subir plus de stress. Cela peut endommager le revêtement de l’électrode et conduire à la distribution non uniforme de l’électrolyte.

En combinant des cellules prismatiques en paquets, la forme de boîte cellulaire permet une utilisation optimale de l’espace disponible. Cependant, cet espace optimal est réalisé au prix d’une gestion thermique plus difficile. C’est parce qu’il n’y a pas de cavités d’espace entre les cellules comme il y en a dans un paquet de cellules cylindriques.

Logement pour les poches

Les cellules de poche ne possèdent pas de boîtier rigide comme les cellules prismatiques et les cellules cylindres et utilisent un film flexible scellé comme contenant de cellule.

Cela en fait l’utilisation la plus efficace de l’espace et permet d’obtenir un rendement d’emballage de 90 à 95 %, le plus élevé parmi les batteries, les avantages de la taille flexible et les performances de sécurité.

Batterie de piles à pompe en gonflement à la suite de la production de gaz pendant la charge et le déchargement

Les couches électrodes et séparatrices d’une cellule de poche sont empilées plutôt que laminées à la gelée. Avec les cellules de poche, le concepteur devrait allouer suffisamment d’espace pour le gonflement cellulaire. Un gonflement de 8 à 10 % peut se produire après 500 cycles.

Cellules Audi

Le tableau suivant présente les cellules utilisées sur les différents modèles d’Audi tout électrique. Cliquez sur le nom du modèle pour plus de détails sur les cellules.

Volkswagen Cellule Unifiée

Volkswagen a décidé de standardiser sur une cellule prismatique avec une taille standard et un emballage.

La normalisation réduira le coût des cellules de 50 %. 80% des modèles VW utiliseront des cellules unifiées.

Le premier modèle Audi l’utilisera en 2025 sur le nouveau SSP-platform.

La technologie cellulaire unifiée VW , qui utilise les mêmes formats de pack physique, avec des chimies différentes à l’intérieur, rend la conception des VE futurs moins coûteuse et nécessite moins de temps.

Les cellules seront produites sur le new Salzgiga usine en Salzgitter Germany

La cérémonie de rupture de terrain pour cette usine a été le 7 juillet 2022.