Pourquoi des piles au lithium ? - Première partie

Tout cela semble aller de soi. La batterie est vide, il suffit d’allumer un chargeur de batterie ou d’éteindre le moteur de votre voiture ou de votre bateau pour que la batterie se recharge en quelques heures. Pour qu’il y ait à nouveau beaucoup d’énergie disponible. Un processus simple et efficace, mais pas toujours rapide en cas d’installation d’une batterie plomb-acide, l’avantage étant que l’on peut utiliser un équipement de charge standard. Dans 9 cas sur 10, vous ne devez pas regarder votre batterie et elle est de nouveau pleine après une nuit de sommeil. Avec les batteries au lithium, cette histoire ne s’applique pas et vous devrez faire très attention à l’installation de charge et au système 12 ou 24 VDC en général. En effet, une batterie au lithium peut être dangereuse si elle n’est pas utilisée correctement (lire charge et décharge).

Pourquoi des piles au lithium?

Une batterie Lithium-Ion est une batterie dans laquelle les ions de la batterie passent de l’électrode négative à l’électrode positive, et vice versa. La technologie des batteries Lithium-Ion est largement utilisée dans l’électronique grand public comme les téléphones, les tablettes et les ordinateurs portables. Mais aussi dans d’autres équipements portables, des outils à batterie et dans les transports électriques et les systèmes de transport interne, etc. Pour le stockage de plus grandes quantités d’énergie, les batteries au lithium sont également de plus en plus utilisées là où auparavant on utilisait des batteries standard ouvertes et fermées au plomb, AGM ou gel. Les raisons les plus importantes : Les batteries au lithium ont une densité énergétique très élevée et sont donc compactes et légères, il n’y a pas d’effet mémoire, ce qui permet une charge plus rapide, et elles ont une autodécharge très faible, pour ne citer que quelques avantages.

Différentes technologies de batteries au lithium

Il existe plusieurs types de piles au lithium technologiques sur le marché, chacune ayant des propriétés spécifiques. Les plus importantes sont:

Le phosphate de fer lithié (LiFePO4 ou LFP) est considéré comme le plus sûr du marché. C’est précisément la raison pour laquelle WhisperPower fournit ce type de batterie dans ses différentes versions. Nous sommes conscients que les autres types ont d’autres avantages comme une densité d’énergie légèrement supérieure, comme c’est le cas de la batterie NMC, mais ces types sont nettement moins sûrs. Chez Whisper Power, la sécurité passe avant tout.

L'application est décisive

Il est extrêmement important de savoir quelle est l’application avant d’acheter une batterie au lithium. En d’autres termes, où la batterie sera-t-elle placée, comment sera-t-elle utilisée, combien de cycles de charge/décharge seront prévus, etc. L’application la plus importante que nous traitons chez Lithium ION batteries est dans les systèmes hybrides pour la propulsion et / ou l’alimentation électrique, qui sont de plus en plus souvent installés dans un véhicule ou un navire. Les batteries sont souvent utilisées dans une situation où les cycles de charge-décharge sont nombreux, ou utilisation cyclique élevée. Par utilisation cyclique, on entend que l’on décharge profondément la batterie puis qu’on la recharge rapidement, qui sera également chargée pendant la décharge (utilisation du système). Dans une voiture électrique, par exemple, la batterie est déchargée pendant la conduite. Pendant la charge, la batterie ne sera pas utilisée. En d’autres termes, pendant la charge, il n’y a pas d’utilisation de l’énergie de la batterie dans le système. Tous ces paramètres sont pris en compte pour choisir la bonne batterie et la bonne technologie de batterie. Vous verrez que pour les voitures, la compacité et le poids sont plus importants ; il y a une situation de pression conditionnée. Dans cette application, nous choisissons donc une batterie de technologie différente. Revenons au choix de la bonne batterie ION. Après avoir déterminé la bonne capacité de la batterie et le système total CA et CC, il faut déterminer les composants correspondants du système. La tension nominale d’une cellule LFP est de 3,2 V (avec une batterie plomb-acide standard, cela représente 2 V par cellule). Une batterie LFP de 12 volts est en fait une batterie de 12,8 volts constituée de 4 cellules connectées en série de 3,2 volts = 12,8 volts.

Propriétés du lithium

La tension d’un seul élément de batterie est de 3,2 volts. C’est ce qu’on appelle la tension nominale. Cependant, la tension réelle pendant l’utilisation peut varier de 2,5 à 4,2 volts. Lorsque la tension descend en dessous de 2,5 volts, la cellule est endommagée. La cellule est alors trop profondément déchargée et sera irrémédiablement endommagée. Lorsque la tension dépasse 4,2 volts, la cellule est également endommagée. La cellule est alors surchargée et sera irrémédiablement endommagée. Les cellules d’une batterie LFP ne s’équilibrent pas toutes seules, comme c’est généralement le cas avec l’acide-plomb. Les cellules de la batterie ne sont jamais identiques à 100 %, de sorte qu’au fil du temps, la charge des cellules sera inégale. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d’équilibrer les cellules afin qu’elles soient toutes chargées de manière égale. Les batteries au lithium Whisper power intègrent cette fonction d’équilibrage. Avec les piles au lithium moins chères, cette fonction d’équilibrage doit être ajoutée. Cela se fait souvent par le biais d’une carte de circuit imprimé lâche qui doit être connectée aux cellules. Avec les batteries plomb-acide, il y a toujours un courant qui circule pendant la charge d’entretien. De ce fait, les cellules qui sont moins pleines seront toujours complètement pleines et l’équilibrage se fait donc automatiquement sans que nous le remarquions. Avec les batteries au lithium, il n’y a plus de courant lorsque la batterie est pleine. Pour cette raison, l’équilibrage n’a pas lieu si les cellules sont inégales. Il est donc très important que les batteries soient correctement conditionnées et protégées contre les décharges profondes et les surcharges, et les cellules devront être équilibrées.

Durée

Dans la pratique, on constate que la plupart des batteries au plomb tombent en panne prématurément en raison de la sulfatation, c’est-à-dire du durcissement des plaques de la batterie. Cela est dû au fait que l’utilisateur a laissé la batterie partiellement ou complètement déchargée pendant une longue période. Ce phénomène est souvent observé dans les applications où les batteries ne sont utilisées qu’une partie de l’année, comme les yachts, les camping-cars et les caravanes. Ci-dessous les avantages d’une batterie Li-Ion:

Prix

Le prix d’achat est plus élevé que celui d’une batterie au plomb, mais n’oubliez pas que la batterie a une durée de vie beaucoup plus longue. De ce fait, la batterie au lithium sera plus économique sur l’ensemble de sa durée de vie.

Ce qui est important?

Nous avons vu que la batterie au lithium peut être dangereuse lorsqu’elle est utilisée de manière incorrecte. Il est donc important de travailler avec un fournisseur fiable qui peut configurer les bons systèmes pour l’application de l’utilisateur. Cela peut coûter un peu plus cher à l’achat, mais l’avantage est que le système est garanti pour fonctionner, être fiable et surtout être sûr. Ainsi, vous pouvez utiliser l’énergie de manière optimale, là où vous en avez besoin et quand vous en avez besoin.

C’est pourquoi les batteries au lithium LFP (LiFe PO4) sont le seul bon choix pour les systèmes dans des conditions exigeantes et où le poids, la taille, la performance et l’efficacité énergétique sont importants. WhisperPower fournit les batteries au lithium suivantes:

Les batteries Li Ion Basic conviennent parfaitement à une utilisation dans les véhicules et les navires où le courant de décharge est limité entre 50A et 100A selon le type exact de batterie. Il est nécessaire de prendre un moment pour considérer le processus de charge et de décharge d’une telle batterie. Rien n’est plus ennuyeux qu’une batterie vide lorsque vous avez besoin d’énergie. C’est pourquoi il est important de s’assurer que la batterie est rechargée complètement immédiatement après avoir été déchargée. Mais quelle est la meilleure façon de le faire ? Comme indiqué précédemment, une batterie Li-Ion ne doit jamais être surchargée. Si cela se produit, la batterie commencera à “stresser” et, dans le pire des cas, elle peut prendre feu avec toutes les conséquences que cela implique. Par conséquent, utilisez toujours la bonne batterie Lithium Whisper Power pour la bonne application avec le système de charge WhisperPower correspondant. La batterie Lithium ION possède un circuit de protection spécial (BMS, Battery Management System), qui garantit que la batterie ne dépasse pas la tension maximale. Ce BMS veille également à ce que votre batterie ne soit pas trop profondément déchargée. Si la tension est trop faible ou trop élevée, le BMS veille à ce que la batterie ne soit pas endommagée.

Comment protéger la batterie

Avec le ION Basic, nous disposons d’une technologie de déconnexion interne, mais nous recommandons toujours une option de déconnexion CC externe, telle que le commutateur de batterie à distance de type 12-500A ou 24-500A pour les systèmes de batterie 24 volts. Le commutateur de batterie modulaire DC (le commutateur) est un commutateur intelligent à fermeture magnétique à courant élevé, qui peut gérer des courants continus DC jusqu’à 500 ampères. Le commutateur peut facilement être installé dans une salle des moteurs ou un compartiment de batterie, tout en étant contrôlé depuis un endroit plus pratique par un petit commutateur monté sur panneau. Mais le commutateur peut également être contrôlé par un moniteur de batterie ou une batterie au lithium, par exemple, comme protection contre la décharge/surcharge. Avec le ION Power Plus, nous avons le WIB qui s’occupe de la déconnexion, dans le prochain Tip nous expliquons cela plus spécifiquement.

Durée de la vie WhisperPower Lithium

La durée de vie d’une batterie diminue avec l’âge et le nombre de cycles de charge et de décharge. En d’autres termes, plus la batterie est chargée et déchargée souvent, plus sa durée de vie est courte. En bref : la durée de vie de la batterie dépend du degré de charge et de décharge. Pour le ION power basic, cela représente plus de 2000 cycles avec une décharge de 1C et 100% DoD (profondeur de décharge). Une décharge de 1C signifie qu’avec une batterie LFP, une batterie de 100Ah peut être déchargée avec 100A pendant 1 heure. Cette durée est considérablement plus longue que celle d’une batterie plomb-acide dont la durée de vie est de 200 à 300 cycles avec une profondeur de décharge de 50 %. Nous voyons donc qu’avec les batteries plomb-acide, le courant de décharge est souvent plusieurs fois inférieur à la capacité de la batterie, c’est une batterie beaucoup plus utilisée que la C20. C20 est un dessalement de 20 heures, donc un 100Ah lead-acid avec C20, signifie une décharge de 5A pendant 20 heures. Là où nous ne pouvons décharger la batterie que pour 50%. Dans de nombreux cas, la batterie au lithium est le meilleur choix en termes de durée de vie et de coût le plus bas sur toute la durée de vie.

Comme mentionné précédemment, les batteries Li-Ion ont une autodécharge minimale. Le BMS a besoin d’un petit courant, donc une certaine énergie est consommée de toute façon. Il faut en tenir compte et entretenir la batterie à l’aide d’un chargeur de batterie adapté, d’un panneau solaire, d’une éolienne ou d’une autre source de charge. Si la batterie n’est pas utilisée pendant une longue période, il faut en tenir compte. Plus la batterie est chargée, plus vite elle commence à s’oxyder de l’intérieur et sa durée de vie diminue. Si vous n’utilisez pas la batterie pendant une longue période, assurez-vous qu’elle a encore une capacité de 60 à 70 % et prenez des mesures pour que la batterie ne soit pas déchargée par le BMS. Il n’est donc pas totalement imprudent de surveiller la batterie à l’aide d’un moniteur de batterie.