Le thème du stockage de l'énergie solaire devient de plus en plus intéressant avec la réduction des tarifs d'entrée et la hausse des prix de l'électricité. La raison en est simple: l'excès d'énergie solaire peut être utilisé à basse température ou le soir pour alimenter les consommateurs à domicile. Cela accroît l'autosuffisance et nécessite des achats d'électricité moins coûteux sur le réseau.
Piles et accumulateurs
Quand on parle de batteries d'accumulation d'énergie solaire, on entend toujours des batteries. Les batteries sont chargées et ne peuvent donc être déchargées qu'une seule fois. Nous le savons, par exemple. des piles boutons dans les montres. D'autre part, les piles rechargeables ou les piles rechargeables courtes peuvent être chargées et déchargées en plusieurs milliers de cycles, selon l'application, jusqu'à ce qu'elles deviennent inutilisables en raison de leur vieillissement.
Le stockage à base de lithium est le plus populaire sur le marché. Au cours des dernières années, ils ont développé une alternative non éprouvée, coûteuse et risquée aux batteries au plomb, grâce à de nombreuses recherches sur les technologies de pointe du marché. Par conséquent, les batteries au plomb de longue date de l'industrie automobile ont été remplacées pièce par pièce. Mais comment fonctionnent les deux technologies?
Structure et fonction d'une mémoire au lithium
Les systèmes de stockage à base de lithium peuvent faire la distinction entre la technologie lithium-ion et la technologie lithium-métal. La première image montre une cellule avec des ions lithium. Il se compose de deux parafoudres pouvant être en acier, en aluminium ou en cuivre. Les matières actives leur sont appliquées. L'électrode positive est constituée d'un oxyde de lithium métallique. Cela peut par exemple Phosphate de fer de lithium (LiFePO4) ou composés contenant du cobalt, du nickel et du manganèse. L'électrode négative est en graphite (C6) ou en titanate (Li4Ti5O12). Les deux électrodes sont entourées d'un électrolyte. Cela peut être un liquide ou un polymère en fonction de l'application. L'électrolyte n'est pas impliqué dans la réaction, il n'est responsable que du transfert de masse. Un séparateur sépare les deux électrodes. Il fournit une isolation électrique avec l'électrolyte, mais est perméable aux particules. En général, les films plastiques sont utilisés comme séparateurs. Les illustrations fournies ici ne sont que des représentations schématiques et aucune n’est fidèle à l’échelle. En réalité, tous les composants sont extrêmement minces et superposés (enroulés) dans de nombreuses couches afin d’obtenir les meilleures propriétés possibles dans un espace restreint. Les conceptions possibles sont des cellules rondes ou des paquets d'impression (les couches sont comprimées dans une forme carrée). En règle générale, un grand nombre de ces cellules sont combinées dans des batteries pour obtenir des courants, des tensions et des quantités suffisamment élevés.
A l'état déchargé, toutes les particules de lithium, de métal et d'oxygène se présentent sous la forme d'oxyde de lithium métallique sur l'électrode positive. En appliquant une tension, les ions lithium sont libérés et migrent à travers l'électrolyte et à travers le séparateur vers l'électrode négative. Ils y sont déposés dans le réseau de graphite. Étant donné que les ions lithium sont chargés positivement, un changement de charge se produit et une différence de potentiel se crée entre les deux électrodes. Le résultat est de charger la batterie. Cependant, pendant la décharge, les ions lithium se dissolvent du réseau de graphite et migrent volontairement vers l'électrode positive en raison de la différence de potentiel. Il en résulte un courant traversant les parafoudres pour obtenir une connexion équipotentielle.
La deuxième image montre une pile au lithium-métal. Le nom dérive du lithium, qui n'est plus lié à un oxyde métallique mais apparaît sous sa propre forme métallique. Cela signifie que l'électrode négative du lithium métallique et l'électrode positive sont constituées d'un oxyde métallique ou d'un oxyde de lithium métallique. La structure restante est très similaire à celle de la cellule à ions lithium. La charge et la décharge sont similaires à la technologie lithium-ion. Pendant la charge, les ions lithium sont libérés du lithium métal, migrent vers l'électrode positive et s'accumulent dans l'oxyde métallique. Créez une différence potentielle. Pendant la décharge, cela compense à nouveau, les ions lithium retournent à l'électrode négative, s'accumulent et un courant circule.