Pourquoi le lithium est-il considéré comme l’étoile de l’énergie ?
Certains le qualifient de métal énergétique du XXIe siècle. Le lithium est un métal combustible. Un gramme de lithium réagissant avec de l’oxygène libère 43,18 kilojoules de chaleur, soit 1,72 fois plus que l’aluminium. Mais cela ne fait du lithium qu’un « métal à haute énergie ». Les performances du lithium dans le domaine de l’énergie nucléaire sont la principale raison de sa réputation.
La fusion nucléaire est la source de la lumière et de la chaleur des étoiles, et elle permet aux bombes à hydrogène de libérer une énergie terrifiante. Cependant, pour que la fusion nucléaire soit utilisée par l’humanité et permette une production d’énergie stable et contrôlée, plutôt que d’exploser en un instant, il faut réaliser la fusion nucléaire contrôlée. À l’heure actuelle, les recherches les plus avancées et les plus prometteuses concernent la fusion de deux isotopes de l’hydrogène : le deutérium et le tritium. Le deutérium, également appelé hydrogène lourd, et l’eau contenant du deutérium sont appelés eau lourde, qui peut être extraite de l’eau de mer. Bien que la teneur en eau lourde dans l’eau de mer ne soit que de 0,015 %, la quantité totale d’eau de mer est énorme, et la quantité totale de deutérium est donc considérable. Cependant, il n’y a pratiquement pas de tritium naturel sur Terre, et sa production artificielle est très coûteuse. Cependant, cela ne signifie pas que la fusion nucléaire est inaccessible. Les scientifiques ont trouvé une autre solution et ont découvert que lorsqu’un atome d’isotope de lithium est bombardé par un neutron, il se fissionne en un atome de tritium et un atome d’hélium. Comme le lithium peut être extrait de nombreux minéraux contenant du lithium dans la nature, la base matérielle de la réaction de fusion nucléaire est ainsi créée. En fait, les bombes à hydrogène utilisent également du lithium deutérié comme carburant pour réaliser leur « splendeur instantanée ».
Bien sûr, contrairement aux bombes à hydrogène, la fusion nucléaire contrôlée présente encore de nombreuses difficultés insurmontables et est loin d’être prête pour une application pratique. Cependant, un autre produit du lithium fournit réellement un soutien énergétique puissant : la batterie au lithium.
Comme son nom l’indique, la batterie au lithium est une batterie contenant du lithium, et elle peut être divisée en deux catégories : les batteries au lithium métallique et les batteries au lithium ionique. Les batteries au lithium métallique sont généralement non rechargeables et appartiennent aux batteries primaires, tandis que les batteries au lithium ionique sont rechargeables et appartiennent aux batteries secondaires. Dans des appareils tels que les stimulateurs cardiaques, il est souvent nécessaire d’utiliser des batteries de petite taille, à haute énergie et d’une longue durée de vie unique. Les batteries au lithium métallique, en tant que batteries chimiques à haute énergie, possèdent précisément ces caractéristiques. Dans de nombreux cas, les gens ont besoin de batteries secondaires rechargeables, telles que les téléphones portables, les ordinateurs portables, les caméscopes et les appareils photo numériques. Les batteries au lithium ionique, par rapport à d’autres types de batteries rechargeables, présentent les avantages d’un poids léger, d’un volume réduit, d’une tension de fonctionnement élevée, d’une longue durée de vie, d’un faible taux d’autodécharge et d’une charge et décharge rapides, et sont donc devenues le premier choix de nombreux appareils électroniques. De plus, le lithium ionique présente un avantage unique : il n’a pas d’effet mémoire, et il n’est pas nécessaire de prendre en compte si la batterie est vide avant de la recharger.
En outre, comme le lithium est le métal le plus léger, avec une densité très faible, les atomes de lithium sont les plus petits atomes de métal, et le lithium métallique peut être combiné avec des métaux tels que l’aluminium et le magnésium pour fabriquer des alliages d’aluminium-lithium et de magnésium-lithium ultra-légers. Comparés aux alliages ordinaires, les alliages ultra-légers peuvent réduire efficacement la densité tout en maintenant une résistance comparable. Des matériaux plus légers signifient non seulement une vitesse de vol plus rapide et une capacité de charge plus importante pour l’industrie aérospatiale, mais également une économie d’énergie considérable.
Donc, malgré sa « petite taille », le lithium est une « star de l’énergie » dans le domaine de l’énergie !