Le cuivre est l'un des métaux les plus essentiels de la planète. Sans lui, nous serions incapables d'accomplir des tâches aussi banales que d'allumer la lumière ou de regarder la télévision. Le cuivre est indispensable au fonctionnement des ordinateurs. Sans lui, nous ne pourrions pas nous déplacer en voiture. Les télécommunications seraient paralysées. Et les batteries lithium-ion seraient tout simplement inutilisables.
Les batteries lithium-ion utilisent des métaux comme le cuivre et l'aluminium pour produire un courant électrique. Chaque batterie lithium-ion possède une anode en graphite, une cathode en oxyde métallique et un électrolyte protégé par un séparateur. Lors de la charge, les ions lithium circulent dans l'électrolyte et se déposent sur l'anode en graphite, tandis que des électrons circulent dans le circuit. La déconnexion de la batterie renvoie les ions à leur point de départ et force les électrons à circuler dans le circuit, créant ainsi un courant électrique. La batterie est déchargée lorsque tous les ions lithium et les électrons sont retournés à la cathode.
Quel est donc le rôle du cuivre dans les batteries lithium-ion ? Le graphite est fusionné au cuivre lors de la fabrication de l'anode. Le cuivre est résistant à l'oxydation, un processus chimique où des électrons sont cédés à un autre élément, provoquant la corrosion. L'oxydation se produit lorsqu'un composé chimique et l'oxygène interagissent avec un élément, un peu comme la rouille qui se forme lorsque le fer entre en contact avec l'eau et l'oxygène. Le cuivre est, quant à lui, pratiquement insensible à la corrosion.
feuille de cuivreLe cuivre est principalement utilisé dans les batteries lithium-ion car sa taille n'est soumise à aucune restriction. On peut le rendre aussi long et aussi fin que souhaité. Le cuivre est par nature un excellent collecteur de courant, tout en assurant une dispersion optimale et homogène de celui-ci.
Il existe deux types de feuilles de cuivre : laminées et électrolytiques. La feuille de cuivre laminée classique est utilisée pour tous les travaux manuels et la décoration. Elle est fabriquée en chauffant la feuille tout en la pressant avec des rouleaux à laminer. La fabrication de la feuille de cuivre électrolytique, utilisée dans certains domaines technologiques, est un peu plus complexe. Elle commence par la dissolution de cuivre de haute qualité dans de l'acide. On obtient ainsi un électrolyte de cuivre qui est ensuite déposé sur le cuivre par un procédé appelé électrolyse. Dans ce procédé, l'électricité est utilisée pour déposer l'électrolyte de cuivre sur la feuille de cuivre dans des tambours rotatifs chargés électriquement.
La feuille de cuivre n'est pas sans défauts. Elle peut se déformer, ce qui peut fortement affecter la collecte et la dispersion de l'énergie. De plus, elle est sensible aux interférences extérieures telles que les signaux électromagnétiques, les micro-ondes et les fortes chaleurs. Ces facteurs peuvent ralentir, voire détruire, son bon fonctionnement. Les alcalis et autres acides peuvent également corroder la feuille de cuivre. C'est pourquoi des entreprises comme…CIVENLes entreprises Metals fabriquent une grande variété de produits en feuille de cuivre.
Ils utilisent des feuilles de cuivre blindées qui résistent à la chaleur et aux interférences. Ces feuilles de cuivre sont destinées à des produits spécifiques tels que les circuits imprimés (PCB) et les circuits imprimés flexibles (FCB). Elles sont également utilisées pour les batteries lithium-ion.
Les batteries lithium-ion se généralisent, notamment dans le secteur automobile, car elles alimentent les moteurs à induction comme ceux produits par Tesla. Ces moteurs comportent moins de pièces mobiles et offrent de meilleures performances. On les considérait auparavant irréalisables, compte tenu des besoins en énergie de l'époque. Tesla a réussi à relever ce défi grâce à ses cellules de batteries lithium-ion. Chaque cellule est composée de plusieurs batteries lithium-ion individuelles, toutes dotées d'une feuille de cuivre.
La demande de feuilles de cuivre a atteint des sommets considérables. Le marché des feuilles de cuivre a généré plus de 7 milliards de dollars américains en 2019 et devrait dépasser les 8 milliards de dollars américains en 2026. Cette croissance est due aux mutations du secteur automobile, qui s'oriente vers le passage des moteurs à combustion interne aux batteries lithium-ion. Cependant, l'automobile ne sera pas le seul secteur concerné : les ordinateurs et autres appareils électroniques utilisent également des feuilles de cuivre. Cette situation ne fera qu'accroître le prix du cuivre.feuille de cuivrecontinuera d'augmenter au cours de la prochaine décennie.
Les batteries lithium-ion ont été brevetées pour la première fois en 1976 et leur production industrielle à grande échelle a débuté en 1991. Au cours des années suivantes, elles ont gagné en popularité et ont connu des améliorations considérables. Compte tenu de leur utilisation dans l'automobile, il est fort probable qu'elles trouvent d'autres applications dans un monde dépendant des énergies fossiles, grâce à leur capacité de recharge et à leur rendement supérieur. Les batteries lithium-ion représentent l'avenir de l'énergie, mais elles restent inutilisables sans feuille de cuivre.
Date de publication : 25 août 2022