Batterie & accu NMC » Technologie Nickel-Manganèse-Cobalt
Publié le : 10.10.2023 | Durée de lecture : 3 minutes
Les batteries ou accumulateurs NMC appartiennent à la grande famille des accumulateurs au lithium. L'abréviation NMC signifie nickel, manganèse et cobalt, raison pour laquelle les spécialistes appellent également ces accumulateurs des accumulateurs lithium-nickel-manganèse-cobalt. Le nom de l'accumulateur provient du matériau du pôle positif, pour lequel on utilise des oxydes de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt de différentes compositions.
Selon la composition de l'oxyde, la capacité et la performance, mais aussi le prix, peuvent varier fortement. Ainsi, les accumulateurs NMC peuvent être configurés de manière optimale pour l'application prévue dès la fabrication en choisissant le matériau d'électrode approprié.
La structure d'un accumulateur NMC correspond à celle d'une batterie lithium-ion classique avec une anode, une cathode, un séparateur et un électrolyte. Si vous le souhaitez, vous pouvez consulter la structure exacte d'une cellule Li-ion dans notre guide sur les accumulateurs au lithium.
La seule différence avec la batterie à l'oxyde de lithium et de cobalt présentée dans le guide est la structure de l'électrode positive. Pour une batterie NMC, on utilise un mélange d'oxyde de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt. Il existe différents rapports de mélange ou différentes technologies pour la composition de l'oxyde de l'électrode :
Batterie Lithium-Ion NMC 333 avec 33,33% de nickel (Ni), 33,33% de manganèse (Mn) et 33,33% de cobalt (Co).
Batterie Lithium-Ion NMC 622 avec 60% de nickel (Ni), 20% de manganèse (Mn) et 20% de cobalt (Co).
Batterie Lithium-Ion NMC 811 avec 80% de nickel (Ni), 10% de manganèse (Mn) et 10% de cobalt (Co).
Cobalt und Cobalt-Oxide sind Le cobalt et les oxydes de cobalt sont relativement chers. De plus, leur extraction, comme par exemple en République démocratique du Congo, se fait parfois de manière illégale et sans tenir compte des aspects sociaux, de santé, de droit du travail ou d'écologie. C'est pourquoi les fabricants tentent de réduire toujours plus la part de cobalt dans les cellules NMC. Parallèlement, ils tentent d'augmenter la capacité, l'énergie ou la puissance et la compétitivité.
Tout comme la structure, le fonctionnement d'un accumulateur NMC est identique à celui des autres accumulateurs de la série lithium-ion.
Processus de charge
Lors du processus de charge, la tension de charge enlève des électrons de l'électrode positive de l'accumulateur et les donne à l'électrode négative. Les ions de lithium se détachent ainsi du pôle positif et se déplacent à travers l'électrolyte et le séparateur vers le pôle négatif. Là, ils absorbent chacun un électron et se déposent dans la couche de graphite. L'énergie du processus de charge permet ainsi de fixer un très grand nombre d'électrons sur l'électrode négative.
Processus de décharge
Pour décharger la batterie, il suffit d'établir un circuit électrique externe avec un consommateur. Dès que le circuit électrique est fermé, le lithium libère l'électron qu'il a absorbé auparavant. Il se déplace ensuite sous forme d'ion lithium à travers le séparateur et retourne à l'électrode positive. Les électrons cédés à l'électrode négative s'écoulent également vers le pôle positif via le circuit électrique externe et y permettent l'absorption de l'ion Li dans l'oxyde.
Nous avons décrit en détail les différents processus qui ont lieu lors de la charge et de la décharge dans notre guide sur les batteries au lithium.
Les batteries NMC offrent une énergie spécifique très élevée et une longue durée de vie lorsqu'elles sont utilisées correctement et entretenues de façon adéquate. C'est pourquoi ces cellules sont volontiers et fréquemment utilisées pour les applications les plus diverses, où l'accent est mis en premier lieu sur la performance.
Le principal domaine d'application est sans doute l'électromobilité.
Les batteries à technologie NMC sont les plus utilisées par l'industrie automobile mondiale pour les voitures électriques. Seul le constructeur américain Tesla utilise de plus en plus les batteries NCA ou LFP pour ses véhicules électriques.
Même pour les véhicules électriques simples, comme les vélos ou les scooters électriques, on utilise de préférence des batteries NMC.
Mais les batteries NMC sont également de plus en plus utilisées dans les petits appareils électroniques tels que les smartphones et les ordinateurs portables. En raison de leur haute densité énergétique, elles ont presque totalement remplacé les batteries à l'oxyde de lithium et de cobalt utilisées auparavant.
Comment savoir s'il s'agit d'un accumulateur NMC ?
Les fabricants inscrivent souvent uniquement Li-Ion sur la plaque signalétique de l'accumulateur lithium-ion et ne donnent malheureusement aucune information concernant la technologie utilisée. Comme les indications relatives à la tension des cellules ne sont pas non plus utiles dans ce cas, il faut au besoin consulter les informations dans la documentation technique de la batterie ou de l'appareil concerné. En cas de doute, il convient de s'adresser au fabricant.
A quoi faut-il faire attention lors de la manipulation des batteries NMC ?
En principe, il convient de toujours respecter les consignes de sécurité indiquées par le fabricant lors de la manipulation des accumulateurs. Il faut notamment toujours charger les batteries au lithium avec le chargeur prévu à cet effet. Le processus de charge doit toujours être surveillé par la personne qui l'utilise. S'ils sont utilisés correctement, les accumulateurs au lithium sont des accumulateurs d'énergie très sûrs avec une densité énergétique élevée et une longue durée de vie. En revanche, en cas de surcharge ou d'endommagement mécanique, l'accumulateur risque de prendre feu. Les spécialistes appellent cet effet une réaction exothermique ou encore un emballement thermique.
Comment se présente l'évolution future des accumulateurs NMC ?
Plusieurs entreprises travaillent d'arrache-pied à l'amélioration des performances et de la durée de vie. Dans le domaine de l'électromobilité en particulier, la durée de vie des batteries est un critère décisif pour l'achat de véhicules électriques..