La principale différence entre la batterie au plomb et la batterie au lithium-ion est que la batterie au plomb-acide nécessite un entretien régulier, a une durée de vie plus courte et est peu coûteuse, tandis que la batterie au lithium-ion a une durée de vie plus longue, une efficacité plus élevée et est chère.
La batterie au plomb et la batterie au lithium-ion sont des technologies importantes dans l'industrie des batteries rechargeables. Ces deux types ont des caractéristiques chimiques et physiques différentes.
Qu'est-ce qu'une batterie au plomb ?
La batterie au plomb est une batterie rechargeable qui a été inventée en 1859 par le physicien français Gaston Plante. C'était le premier type de batterie rechargeable jamais fabriqué. Cette batterie est différente des batteries modernes, et ces batteries ont une densité d'énergie relativement faible. De plus, ces batteries sont capables de fournir des courants de surtension élevés, ce qui signifie que les cellules ont un rapport puissance/poids important. De plus, les batteries au plomb sont moins chères, ce qui les rend attractives dans l'industrie automobile. En effet, il peut fournir une grande quantité de courant requise par les démarreurs.
Figure 01: Une batterie de voiture au plomb
Étant donné que ce type de batterie est peu coûteux par rapport aux batteries modernes, elles sont utiles même lorsque le courant de surtension est insignifiant, et d'autres conceptions sont capables de fournir une densité d'énergie élevée. La vente de batteries au plomb en 1999 représentait environ 40 à 50 % de la valeur totale des batteries vendues dans le monde entier.
Une batterie plomb-acide typique contient du sulfate de plomb (PbSO4) et de l'acide sulfurique dilué (H2SO 4). Dans l'état de décharge, les plaques positives et négatives deviennent PbSO4,et l'électrolyte a tendance à perdre la majeure partie de l'acide sulfurique dissous pour former principalement de l'eau. La réaction de la plaque négative est la suivante:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Deux électrons conducteurs sont libérés à cette étape, ce qui confère à cette électrode une charge négative. L'accumulation de ces électrons crée un champ électrique qui peut attirer les ions hydrogène et repousser les ions sulfate. Ceci, à son tour, provoque la formation d'une double couche près de la surface.
Concernant la réaction positive de la plaque, elle peut être exprimée comme suit;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Par conséquent, la réaction globale qui se produit à l'intérieur de la batterie au plomb est;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Cependant, dans un état complètement chargé, la plaque négative contient du plomb et la plaque positive contient du dioxyde de plomb. Il existe une solution électrolytique ayant une concentration plus élevée d'acide sulfurique aqueux. Cet électrolyte stocke la majeure partie de l'énergie chimique.
Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?
La batterie lithium-ion est une batterie rechargeable avec des cellules dans lesquelles les ions lithium se déplacent de l'électrode négative à l'électrode positive à travers un électrolyte pendant la décharge. Le processus inverse se produit lors de la charge. En règle générale, les cellules lithium-ion ont tendance à utiliser un composé de lithium intercalé qui agit comme matériau au niveau de l'électrode positive. Généralement, le graphite est utilisé à l'électrode négative.
Figure 02: Batterie lithium-ion
De plus, la batterie lithium-ion a une densité d'énergie élevée. Mais il n'a pas d'effet mémoire et une faible autodécharge. Les cellules de la batterie sont fabriquées en privilégiant soit l'énergie, soit la densité de puissance. Cependant, les batteries lithium-ion peuvent présenter un danger pour la sécurité car elles contiennent des électrolytes inflammables, qui peuvent provoquer des explosions et des incendies en cas de dommages ou de chargement incorrect.
Généralement, l'électrode négative d'une cellule lithium-ion conventionnelle est en carbone. L'électrode positive est un oxyde métallique. De plus, l'électrolyte est un sel de lithium dans un solvant organique. Selon le sens de circulation du courant dans la cellule, les rôles électrochimiques des électrodes s'inversent entre l'anode et la cathode. À l'échelle commerciale, l'anode la plus courante est le graphite, tandis que l'électrode positive est l'un des trois matériaux suivants: un oxyde en couches, un polyanion ou un spinelle.
Quelle est la différence entre une batterie au plomb et une batterie au lithium-ion ?
La batterie au plomb a été la toute première batterie rechargeable jamais fabriquée. La batterie lithium-ion est un autre type de batterie rechargeable. La principale différence entre la batterie au plomb et la batterie au lithium-ion est que la batterie au plomb nécessite un entretien régulier, ne dure pas longtemps et est peu coûteuse, tandis que la batterie au lithium-ion a un rendement élevé, a une durée de vie plus longue et est chère.
Résumé - Batterie plomb-acide vs lithium-ion
Généralement, les batteries au lithium-ion sont souvent supérieures aux batteries au plomb en raison de leur fiabilité et de leur efficacité. La principale différence entre la batterie au plomb et la batterie au lithium-ion est que la batterie au plomb nécessite un entretien régulier, ne dure pas longtemps et est peu coûteuse, tandis que la batterie au lithium-ion a une efficacité plus élevée, une durée de vie plus longue et est chère.
