Energy & Energetic Materials

Les composés de lithium et les matériaux énergétiques d'abcr sont utilisés dans les technologies de pointe modernes. Qu'il s'agisse de batteries ou de piles à combustible, vous trouverez dans notre catalogue des produits « Gute Chemie » pour des applications durables.

Dans de nombreux processus quotidiens, les produits chimiques stockent et libèrent de l'énergie. En tant qu'accumulateurs électrochimiques d'énergie électrique, les batteries sont désormais une partie intégrante de notre vie. Les appareils mobiles modernes tels que les smartphones, les tablettes et autres seraient notamment inconcevables sans ces petits accumulateurs d'énergie puissants. Ils utilisent principalement des batteries rechargeables à base de lithium-ion. Celles-ci se caractérisent par une énergie spécifique très élevée par rapport aux autres types de batteries. 

L'ère des batteries lithium-ion ne fait que commencer. Avec le changement climatique, la transition énergétique est l'un des défis les plus importants de notre époque. Par conséquent, le développement et la production d'accumulateurs haute performance deviennent de plus en plus importants, non seulement pour les voitures électriques, mais aussi pour les batteries solaires et les centrales électriques à batteries de stockage durables. 

« Batterie lithium-ion » est un terme générique qui désigne les piles secondaires rechargeables à base de composés de lithium dans les trois phases de la cellule électrochimique. L'anode, la cathode et l'électrolyte contiennent des ions lithium qui, en tant que porteurs de charge, peuvent se déplacer librement entre les électrodes dans la cellule de la batterie grâce à l'électrolyte. La mobilité des ions lithium est nécessaire pour équilibrer le flux d'électrons externes pendant le processus de charge et de décharge. Pour empêcher les électrons de se déplacer entre les électrodes à l'intérieur de la cellule, une membrane appelée séparateur sépare l'anode et la cathode. Cela permet aux ions lithium de passer tout en retenant les électrons, ce qui empêche donc un court-circuit.  

Lors de la décharge, l'anode, qui est constituée d'un composé d'intercalation d'ions graphite et lithium, libère des électrons. Ceux-ci circulent via le circuit externe vers la cathode, qui est constituée d'un composé de métal de transition : oxyde de lithium-cobalt (III) ou autre composé de cobalt, de nickel ou de manganèse. Ce composé absorbe les électrons du circuit extérieur. 

Pour équilibrer la charge, un nombre identique de cations lithium se déplace à travers l'électrolyte vers la cathode en même temps que le flux d'électrons. L'électrolyte peut être constitué de tétrafluoroborate de lithium ou de bis-(oxalato)borate de lithium, par exemple. Étant donné que l'affinité des ions lithium pour le matériau de la cathode est plus grande que celle pour l'anode, le passage des ions lithium de l'anode à la cathode libère de l'énergie. Pendant le processus de charge, une tension électrique est appliquée de l'extérieur, de sorte à créer un excès d'électrons à l'anode et une diminution d'électrons de la cathode. En conséquence, les cations de lithium se déplacent à nouveau de la cathode vers l'anode pour équilibrer la charge. Au niveau de l'anode, ils sont stockés dans le composé d'intercalation. 

Les batteries lithium-ion peuvent être composées de différentes combinaisons de composés de lithium. Selon le choix du matériau, l'on observe une grande différence dans les propriétés des différents types de batteries. Dans la gamme de produits abcr, vous trouverez un large éventail de composés de lithium et de matériaux énergétiques. Vous y trouverez toujours le bon produit « Gute Chemie », tant pour l'utilisation comme électrolyte que pour les électrodes. 

Les piles à combustible, en tant que convertisseurs d'énergie efficaces, sont également considérées comme des technologies clés pour une bonne transition énergétique et pour le passage aux sources d'énergie écologiques. Dans un processus également appelé « combustion à froid », un combustible (hydrogène, méthanol, butane, par exemple) réagit avec un oxydant (tel que l'oxygène). L'énergie de réaction chimique qui en résulte est convertie en énergie thermique et électrique. Tout comme la batterie, la pile à combustible est une cellule galvanique, dans la mesure où l'on y observe une conversion spontanée de l'énergie chimique en énergie électrique. Bien qu'une pile à combustible soit un convertisseur plutôt qu'un accumulateur d'énergie, elle est comparable à une batterie en termes de conception et de fonctionnement. En effet, la pile à combustible est également constituée de deux électrodes (anode et cathode) séparées par un électrolyte. Selon le type, les piles à combustible utilisent soit des électrolytes liquides (solutions alcalines, acides ou carbonates alcalins fondus, par exemple) soit des électrolytes solides (à base de céramique ou de membranes, par exemple). L'électrolyte étant perméable aux ions mais pas aux électrons, quel que soit le matériau utilisé, il fournit une direction de charge séparée à l'intérieur de la pile à combustible. L'anode et la cathode sont toutes deux revêtues d'un catalyseur (platine, palladium ou nickel, par exemple). Les combustibles sont oxydés au niveau de l'anode, et une tension se forme alors entre l'anode et la cathode. Les protons se déplacent à travers l'électrolyte perméable aux ions jusqu'à la cathode, ce qui y entraîne une perte d'électrons. Les électrons ne pouvant pas passer à travers l'électrolyte, ils circulent via le circuit externe jusqu'à la cathode. Au niveau de la cathode, ils réagissent avec les protons et l'oxygène pour former de l'eau. 

Bien que différents combustibles soient utilisés selon le type de pile à combustible, le terme « pile à combustible » désigne généralement une pile hydrogène-oxygène. Cette technologie est développée suivant l'idée d'une alimentation indépendante et écologique. Les piles à combustible modernes sont particulièrement efficaces et garantissent un haut rendement. Elles transforment le gaz naturel en hydrogène et l'utilisent pour produire de l'énergie. L'hydrogène est produit par un reformeur et réagit ensuite avec l'oxygène atmosphérique fourni dans une électrolyse inverse pour donner de l'eau, de l'électricité et de la chaleur. Cette technologie innovante offre de nombreuses possibilités d'utilisation. Son utilisation pour l'électrification et le chauffage des bâtiments ainsi que pour la mobilité d'avenir est très prometteuse. Dans le secteur des loisirs, les piles à combustible ont déjà trouvé leur place dans la vie quotidienne, par exemple dans l'alimentation en énergie des maisons mobiles. 

Dans le domaine des piles à combustible, vous trouverez également dans notre boutique en ligne abcr une gamme complète de matériaux pour vos électrodes et électrolytes. Ainsi, nous gardons à votre disposition des métaux précieux de haute qualité tels que le platine et le palladium pour vos revêtements d'électrodes. Ensemble avec notre partenaire de coopération H. C. Starck/ Höganäs, nous vous proposons également des céramiques oxydées pour les électrolytes solides ainsi que des solutions alcalines, des acides et des carbonates alcalins pour vos électrolytes liquides. 

Les matériaux énergétiques libèrent de grandes quantités d'énergie par conversion chimique en très peu de temps. En plus d'être utilisés dans la technologie de propulsion (utilisation de l'hydrazine comme carburant pour fusée, par exemple) et comme explosifs, ils sont également nécessaires pour les systèmes micromécaniques. L'une de ses applications les plus connues garantit la sécurité quotidienne de nombreux automobilistes, à savoir la fonctionnalité d'airbag, qui se gonfle lorsqu'il est déclenché grâce à une petite quantité d'explosif.