Quelle différence entre une batterie lithium et li-ion ? Quelle est la meilleure batterie au lithium ?
La batterie lithium-fer-phosphate est un perfectionnement de la batterie lithium-ion qui a été développée à la fin des années 70 et fabriquée commercialement au début des années 90. C’est finalement en 1996 que la batterie lithium-fer-phosphate a été mise au point, sur la base de la batterie lithium-ion. Reste à savoir ce que donne une comparaison directe entre une batterie lithium-ion et une batterie lithium-fer-phosphate. Un point est par ailleurs important, en particulier pour les propriétaires de bateaux : les batteries lithium conviennent-elles pour les bateaux ? La réponse en quelques mots : les batteries lithium conviennent en principe pour les bateaux, mais les batteries lithium conventionnelles présentent des inconvénients qui peuvent au bout du compte être déterminants. Mais quels sont les inconvénients des batteries lithium qui militent finalement en la faveur d’une utilisation de batteries LiFePO4 ? Les batteries lithium-ion sont plus sensibles à la décharge profonde, ce qui peut réduire leur durée de vie en cas de déchargement régulier jusqu’à la profondeur de décharge maximum. Si elles sont incorrectement manipulées ou qu’elles sont endommagées, les batteries lithium-ion ont en outre tendance à développer des instabilités thermiques pouvant provoquer des incendies ou des explosions. Par comparaison avec les batteries LiFePO4, les batteries lithium-ion ont un nombre de cycles de charge limité. De même, les batteries lithium-ion peuvent vieillir plus rapidement et perdre leurs performances à des températures de service élevées. Sur un bateau, où les températures ambiantes peuvent varier, ceci peut créer des problèmes. Tels sont les inconvénients les plus importants des batteries lithium. Les avantages des batteries LiFePO4 découlent-ils automatiquement de ces inconvénients ? Ou bien quels sont précisément les avantages des batteries LiFePO4 pour les bateaux, par rapport aux batteries lithium ?
D’une façon générale, voici ce que l’on peut dire : les inconvénients des batteries lithium-ion, ci-dessus mentionnés, sont en même temps les avantages qu’apportent les batteries lithium-fer-phosphate. En raison de leur structure chimique plus stable, les batteries lithium-fer-phosphate sont considérées comme plus sûres que les batteries lithium-ion. En particulier, le risque de défaillances thermiques des batteries LiFePO4 est nettement réduit. Les batteries LiFePO4 sont légères, elles ont une bonne densité de puissance à de basses températures de service. En outre, elles sont moins polluantes que la plupart des batteries lithium-ion. Face à d’aussi nombreux avantages, la question suivante se pose : une batterie lithium-fer-phosphate a-t-elle des inconvénients ? En réalité, une batterie lithium-fer-phosphate a elle aussi des inconvénients. Ainsi, la batterie lithium-fer-phosphate présente une densité d’énergie un peu plus faible qu’une batterie lithium-ion. Ceci peut se répercuter sur le nombre de batteries nécessaires et, en fin de compte, également sur la place nécessaire et disponible sur un bateau. Autre point important, pour terminer : qu’en est-il de la durée de vie d’une batterie lithium-ion et de celle d’une batterie lithium-fer-phosphate ? Y-a-t-il de grandes différences entre les deux ? Là encore, la batterie LiFePO4 peut marquer des points. Bien que, en ce qui concerne la durée de vie, les avantages des batteries lithium-ion soient nets par rapport aux batteries AGM ou aux batteries plomb/acide, la durée de vie d’une batterie lithium-fer-phosphate est, là encore, supérieure à la durée de vie d’une batterie lithium-ion. Pour terminer et en conclusion de cette comparaison directe des deux types de batteries, on peut dire que les avantages d’une batterie lithium-fer- phosphate l’emportent nettement. Les seuls avantages des batteries lithium- ion, par rapport aux batteries LiFePO4, sont leur densité d’énergie un peu plus élevée et leur prix d’achat. En revanche, ce sont en particulier la robustesse, la longue durée de vie et la faible sensibilité à la surchauffe ou à l’instabilité thermique qui rendent les batteries LiFePO4 intéressantes pour une utilisation sur des bateaux. Dans notre catégorie de produits Batteries vous trouverez des batteries LiFePO4 de grande qualité émanant de fabricants renommés comme, par exemple, ECO WORTHY, LIONTRON, LIFOSN et MASTERVOLT.
Utilisation et montage batterie LiFePO4
Ce à quoi il faut veiller lors du montage d’une batterie lithium pour voilier
La règle générale est la suivante : les batteries doivent être positionnées de sorte que le bateau soit équilibré. Pour positionner les batteries, on choisit dans le cas optimal le centre du bateau le long de l’axe longitudinal. Les batteries LiFePO4 sont nettement plus légères que d’autres batteries comme, par exemple, les batteries plomb/acide. Faites attention à la différence de poids lorsque vous remplacez des batteries plomb/acide lourdes par des batteries LiFePO4. Le positionnement des batteries devra donc être adapté le cas échéant. Lors du montage, veillez par ailleurs aux points suivants, afin de garantie sécurité et puissance des batteries :
- La capacité des batteries doit être choisie de sorte que tous les consommateurs présents à bord puissent être alimentés de façon suffisante en énergie pendant une période prolongée.
- Les batteries doivent être montées de façon sûre dans le bateau et une circulation d’air suffisante doit exister. Veillez à positionner une ou plusieurs batteries de sorte que leur poids ne déséquilibre pas le bateau.
- Les batteries doivent être protégées contre les projections d’eau, ne pas être exposées à de grandes différences de température et être montées de façon à ne pas créer un déséquilibre à bord.
- Les contacts des batteries doivent être protégés, les câbles de raccordement doivent être intacts, avoir le diamètre correct, ne pas être trop longs et ils doivent être fixés correctement. Évitez en outre de monter les batteries à proximité de matériaux facilement inflammables.
- Dans le cas d’une connexion en série, l’idéal est d’intercaler un équilibreur de batterie.
- Les batteries doivent être équipées de systèmes de gestion de batteries (BMS) ou reliées à ceux-ci.
Plusieurs batterie LiFePO4 bateau de même type peuvent-elles être reliées entre elles et utilisées en liaison avec d’autres types de batteries ?
Des batteries LiFePO4 de même type et de même capacité peuvent être reliées entre elles. Il existe deux méthodes permettant de relier des batteries LiFePO4 :
- Connexion en parallèle : dans le cas de la connexion en parallèle, les batteries sont reliées pôles plus avec pôles plus et pôles moins avec pôles moins, afin d’augmenter la capacité totale tout en maintenant la tension constante. Il est important de s’assurer que toutes les batteries ont le même état de charge, afin d’éviter les déséquilibres.
- Connexion en série : dans une connexion en série, les batteries sont reliées pôles plus avec pôles moins, afin d’augmenter la tension totale. À cet égard, il est important que les batteries présentent toutes la même résistance intérieure et la même capacité, afin de garantir un équilibre de la tension et d’éviter les risques potentiels de charge excessive ou de décharge profonde.
- Les indications suivantes doivent toutefois être prises en compte :
- Équilibrage : dans le cas de la connexion en série, en particulier, il est important de s’assurer que les batteries se chargent et se déchargent toutes de façon régulière. Cette vérification peut être effectuée par un système de gestion de batteries (BMS) qui surveille la tension et l’état de charge de chaque batterie, et les régule en conséquence.
- Sécurité : lorsque l’on raccorde plusieurs batteries LiFePO4, il est important de respecter les mesures de sécurité afin d’éviter les courts-circuits et toute surchauffe. Il faut également utiliser des câbles de raccordement appropriés, des matériaux isolants et des dispositifs de protection comme, par exemple, des fusibles ou des circuits de protection.
- Il n’est pas conseillé de monter une batterie lithium-fer-phosphate en série ou en parallèle directement avec, par exemple, des batteries plomb/acide ou des batteries AGM. En règle générale, le courant de décharge et les méthodes de charge des deux types de batteries diffèrent.
- Continuer à utiliser en tant que batterie de démarrage une autre batterie, par exemple une batterie plomb/acide ou une batterie AGM, et faire fonctionner les autres consommateurs présents à bord avec une batterie lithium-fer-phosphate, est toutefois judicieux et ne pose pas de problèmes.
En bref : les consignes suivantes doivent être respectées lors de la mise en place d’un parc de batteries composé de plusieurs batteries LiFePO4 :
- Pour un parc de batteries, choisissez exclusivement des batteries de même type, de même tension et de même capacité.
- Utilisez exclusivement des câbles et des prises de raccordement adaptés afin d’éviter les connexions lâches.
- Un système de gestion de batteries (BMS), pour batteries lithium-fer- phosphate, est indispensable.
- Le BMS doit permettre d’équilibrer les éléments des batteries, de surveiller la température, il doit offrir des fonctions de protection et il doit être utilisé dans la plage de températures conseillées par le fabricant.
- Assurez une ventilation suffisante du parc de batteries.
- Appliquez des précautions de sécurité comme, par exemple, une protection contre les surintensités et les courts-circuits.
- Un interrupteur d’arrêt d’urgence doit être présent pour les cas d’urgence.
Une batterie LiFePO4 convient-elle en tant que batterie de démarrage pour moteurs à combustion ou en tant que batterie pour moteurs de bateaux électriques ?
Il n’est pas conseillé d’utiliser une batterie lithium-fer-phosphate (batterie LiFePO4) en tant que batterie de démarrage pour moteurs à combustion. Des types de batteries comme, par exemple, des batteries plomb/acide conviennent mieux à ces fins. De même, il n’est pas conseillé d’utiliser une batterie lithium-fer-phosphate en tant que source d’énergie pour moteurs de bateaux électriques. Il existe, pour être utilisées en tant que sources d’énergie de moteurs électriques, des batteries lithium à hautes performances conçues spécialement pour ce domaine d’utilisation et satisfaisant à ses exigences particulières. Vous trouverez également d’autres informations sur les batteries de démarrage dans notre guide Batteries pour moteurs hors-bord électriques.
La température ambiante peut-elle se répercuter sur la puissance des batteries lithium-fer-phosphate ?
À noter impérativement : la température ambiante peut se répercuter sur la puissance d’une batterie LiFePO4. Les basses températures peuvent provoquer une perte de capacité et augmenter les résistances intérieures, ce qui limite les performances et ralentit la charge et la décharge. L’aptitude au rechargement rapide peut en être perturbée, ce qui conduit à une diminution de la vitesse de charge ou à des endommagements. Aussi bien les hautes températures que les basses températures accélèrent les processus de vieillissement, ce qui réduit la durée de vie des batteries. Les températures extrêmes comportent des risques pour la sécurité, parmi lesquels une surchauffe ou des défaillances thermiques, en particulier en cas de traitement incorrect. La plage de températures possibles, pour l’utilisation d’une batterie lithium-fer-phosphate, se situe par conséquent entre 0 et 45 °C, tandis que la plage de températures de service optimales et conseillées est comprise entre 5 et 35 °C.
À quoi doit-on veiller lors du câblage de batteries LiFePO4 et comment doit-on sécuriser des batteries LiFePO4 ?
- Utilisez des câbles d’une intensité maximale admissible et d’une qualité suffisantes pour éviter toute surchauffe et tout risque d’incendie.
- Veillez à ce que la polarité soit correcte, au moment de connecter les batteries et les composants, afin d’empêcher tout endommagement.
- Utilisez des techniques de raccordement appropriées, le sertissage ou le brasage par exemple, afin de garantir des connexions sûres et durables.
- Isolez soigneusement toutes les connexions, afin d’empêcher les courts- circuits et les perturbations électriques.
- Veillez à ce que le câblage soit « bien en ordre » et bien organisé, afin de faciliter l’entretien et l’élimination des défauts.
- Utilisez des fusibles présentant l’intensité nominale correcte et adaptés aux exigences spécifiques de la batterie LiFePO4.
- Placez les fusibles à des endroits stratégiques du câblage, afin d’empêcher les courts-circuits et les surintensités.
- Veillez à monter une protection contre les surintensités à arrêt rapide en cas de surcharge ou de court-circuit, afin de protéger la batterie et le système.
- Intégrez un BMS remplissant des fonctions de protection comme, par exemple, une protection contre toute décharge excessive et toute décharge profonde, une surveillance de la température et un équilibrage des éléments de la batterie.
Batterie lithium bateau danger : les précautions que vous devez prendre pour protéger une batterie LiFePO4 contre des influences extérieures comme, par exemple, la température, l’humidité et les vibrations
Lorsque l’on utilise des batteries LiFePO4, la température est un facteur déterminant. Ces batteries doivent être utilisées dans une plage de températures de 0 à +45 °C et des températures en dehors de cette plage doivent impérativement être évitées. La charge la plus efficace s’obtient à des températures comprises entre 5 et 35 °C, sachant que la plage de températures idéales, pour charger les batteries, va de 20 à 30 °C, c’est-à-dire à peu près la température ambiante. Veillez par conséquent à utiliser les batteries dans une zone où les températures sont stables, afin de maximiser leur durée de vie et leurs performances, et d’éviter les endommagements potentiels dus à une chaleur ou à un froid extrême.
Il est par ailleurs important d’également respecter les consignes suivantes : utilisez un boîtier robuste pour la batterie et assurez-vous que celui-ci est étanche à l’humidité, afin d’empêcher toute pénétration d’eau. Placez la batterie dans un matériau amortissant les vibrations ou utilisez des supports spéciaux pour réduire les vibrations et éviter les endommagements. Installez des capteurs d’humidité pour détecter de façon précoce la pénétration d’humidité et pouvoir ainsi prendre des mesures appropriées, et vérifiez régulièrement le boîtier, l’étanchéité et l’état de la batterie pour voir s’il y a des signes de pénétration d’humidité ou d’endommagements.
Quelle doit être la capacité d’une batterie LiFePO4 pour que cette batterie puisse alimenter tous les consommateurs présents à bord, et comment peut-on déterminer cette capacité ?
Pour déterminer le besoin en énergie de tous les consommateurs présents à bord, le plus simple est de calculer le wattage total de tous les consommateurs actifs à bord. Voici un exemple de calcul :
Supposons que les consommateurs suivants soient présents à bord : un système de pilote automatique de 45 watts, un système de navigation de 15 watts, un système de radar de 10 watts, des feux de navigations de 30 watts et un réfrigérateur de 80 watts.
Le wattage total doit donc être le suivant : 45 + 15 + 10 + 30 + 80 = 180 watts
Supposons que les appareils fonctionnent en moyenne 10 heures (nous partons du fait que le réfrigérateur ne fonctionne pas toute la journée) : le besoin total en énergie serait alors de 180 W x 10 heures = 1 800 watts-heure (Wh).
Pour déterminer le nombre d’ampères-heure, il faut appliquer la formule suivante :
Ah (ampères-heure) = Wh (watts-heure) ÷ U (tension, indiquée en volts (V))
Nous calculons donc : 1800 Wh ÷ 12 V = 150 Ah
La batterie nécessaire pour tous les consommateurs à bord doit donc être une batterie lithium LiFePO4 12v 150Ah. Si nous intégrons une capacité de réserve, il convient d’utiliser, dans cet exemple, une batterie lithium LiFePO4 12v 200Ah.
Batteries
Utilisation/fonctionnement, maintenance et prescriptions de sécurité
Différents facteurs exercent une influence sur la fonctionnalité, la puissance et l’efficacité des batteries LiFePO4 installées sur des bateaux. Pour que les batteries fonctionnent de façon optimale, mais qu’elles durent également le plus longtemps possible, il est conseillé de respecter les points suivants :
- Température : des températures trop élevées ou trop basses peuvent nuire à la puissance et à la durée de vie des batteries. La température de service optimale des batteries LiFePO4 se situe entre 20 et 40 degrés Celsius.
- Humidité : des environnements humides peuvent provoquer corrosion et courts-circuits, ce qui nuit à l’efficacité des batteries. Des boîtiers étanches à l’eau ou une étanchéification appropriée sont importants pour protéger les batteries contre l’humidité.
- Processus de charge et de décharge : une gestion correcte des processus de charge et de décharge peut influencer considérablement la durée de vie et les performances des batteries. Une décharge ou une charge excessive doit être évitée afin d’empêcher tout endommagement et de maintenir l’efficacité des batteries.
- Entretien : un entretien et un contrôle réguliers des batteries sont importants pour détecter de façon précoce les éventuels problèmes et pouvoir y remédier. Ces interventions consistent à vérifier les cosses, à nettoyer le boîtier de la batterie et à surveiller l’état de charge.
- Sollicitations : la puissance des batteries peut également dépendre des sollicitations auxquelles elles sont exposées. Une gestion adaptée des batteries, répartissant régulièrement les charges, peut améliorer l’efficacité et augmenter la durée de vie des batteries.
Ce à quoi il faut veiller lors de l’entretien batterie LiFePO4
Aussi bien lorsque l’on utilise les batteries que lorsque celles-ci sont stockées pour une longue durée, il est important de procéder à un contrôle et à un entretien réguliers des batteries. Il faut ainsi vérifier régulièrement que les cosses et les câbles ne sont pas endommagés, et que les connexions sont correctes, afin de garantir un fonctionnement des batteries en toute sécurité. Il est en outre important de vérifier régulièrement l’état de charge et de s’assurer que les batteries ne sont pas entièrement déchargées, afin d’éviter une décharge profonde. En cas de stockage prolongé, les batteries doivent être vérifiées tous les 4-6 mois et, le cas échéant, rechargées à 50 % environ afin de ne pas nuire à leur durée de vie. Enfin, s’il faut préalablement choisir la position dans laquelle les batteries seront montées de sorte qu’une ventilation et une température de service (température optimale : entre 5 et 35 °C) suffisantes soient garanties, il faut contrôler la ventilation et la température régulièrement afin d’éviter toute surchauffe et de protéger les batteries.
Que signifie surtension et sous-tension pour des batteries LiFePO4 et comment peut-on les empêcher ?
Surtension : une surtension se produit lorsque la tension augmente au-delà de la valeur limite admissible. Une surtension peut endommager les batteries, diminuer leur durée de vie et donner lieu à des risques pour la sécurité comme, par exemple, une surchauffe et même des incendies.
Sous-tension : une sous-tension se produit lorsque la tension chute au-dessous de la valeur limite admissible. Cette sous-tension peut nuire à la puissance des batteries, provoquer une décharge incomplète et, dans le pire des cas, endommager définitivement les batteries.
Ces deux états peuvent être contrôlés par un système de gestion de batteries (BMS) qui surveille la tension et, en cas de besoin, interrompt le processus de charge ou de décharge pour empêcher une surtension ou une sous-tension. De plus, des vérifications des batteries effectuées régulièrement et de sa propre initiative, de même que le respect des processus de charge et de décharge corrects, peuvent contribuer à éviter ces problèmes.
Quand une batterie LiFePO4 est-elle entièrement déchargée et que peut-on faire en cas de décharge profonde ?
Une batterie lithium-fer-phosphate est considérée comme entièrement déchargée lorsqu’elle s’est déchargée au-dessous de sa tension finale de décharge minimum. Cette tension se situe entre 8 et 10 volts environ, pour une batterie de 12,8 volts de puissance. Les symptômes d’une décharge profonde sont des performances nettement réduites de la batterie et, le cas échéant, une défaillance totale. Si la batterie s’est entièrement déchargée, il faut vérifier si elle présente des endommagements extérieurs et des signes de surchauffe. En cas d’endommagements graves ou si l’on a des doutes quant à la sécurité, il faut faire vérifier la batterie par un spécialiste. Si la batterie est extérieurement correcte et qu’elle ne présente pas d’autres irrégularités, on peut essayer de remédier à la décharge profonde en la rechargeant doucement à une faible intensité de charge. Il faut limiter le courant de charge entre 0,1C et 0,3C environ, « C » étant la capacité de la batterie en ampères-heure. Pour une batterie de 100 Ah, un courant de charge d’environ 10 à 30 ampères convient si 1C correspond à un courant de 100 ampères. Pour une batterie plus petite, de 50 Ah, un courant de charge d’environ 5 à 15 ampères est approprié.
ATTENTION : cette action est liée à des risques et peut provoquer d’autres endommagements, voire une surchauffe, un incendie et une explosion de la batterie. SVB conseille de ne pas recharger soi-même une batterie entièrement déchargée et de la faire vérifier par un spécialiste.
Est-il conseillé de retirer les batteries LiFePO4 pendant l’hivernage ?
Les batteries LiFePO4 doivent être retirées du bateau pendant l’hivernage. Les batteries peuvent être sensibles à certaines températures et un stockage prolongé dans des conditions extrêmes peut nuire à la puissance et à la durée de vie des batteries. Si, par ailleurs, les batteries ne sont pas utilisées et qu’elles sont stockées pendant une période prolongée, elles risquent de se décharger entièrement. Un stockage en dehors du bateau, par exemple dans un local sec et bien ventilé, peut éviter les endommagements et protéger les batteries de façon optimale. Un stockage à un niveau de charge de 50 pour cent environ et à des températures comprises entre 5 et 15 °C est optimal.
Stockage batterie LiFePO4 : les prescriptions suivantes doivent être respectées
Pour le stockage, les batteries lithium-ion doivent présenter un état de charge de 50 pour cent au moins. Des températures comprises entre 5 et 15 °C sont optimales pour le stockage. Le gel doit être évité dans tous les cas. Aussi bien le pôle plus que le pôle moins doivent être déconnectés. Lors de la déconnexion des batteries, commencer par déconnecter le pôle moins. Pendant l’hivernage, les batteries ne doivent pas être connectées en permanence au chargeur. La tension des batteries doit être vérifiée régulièrement pendant le stockage. Pour ce qui est de l’état de charge, tenez compte, au moment du stockage, du fait que la perte de charge sera de 2-3 % par mois (à une température de stockage de 25 °C).
Voici comment l’on peut maximiser la durée de vie d’une LiFePO4 batterie
- Éviter les décharges profondes : une décharge profonde peut raccourcir la durée de vie des batteries. Maintenez la tension des batteries au-dessus d’une valeur minimum donnée, afin d’éviter tout endommagement. Ainsi, les batteries ne doivent pas chuter au-dessous d’un état de charge de 20 % et, par ailleurs, les batteries de 12,8 volts ne doivent pas chuter au-dessous d’une tension finale de décharge de 8 à 10 volts.
- Respecter la température de service optimale : utilisez les batteries dans une plage de températures de 5 à 35 °C, afin de maximiser leur puissance et leur durée de vie. Des températures extrêmes au-delà de 45 °C et au-dessous de 0 °C peuvent endommager les batteries.
- Éviter des charges excessives : ne chargez pas les batteries de façon excessive, car la conséquence peut en être un vieillissement prématuré. Utilisez des chargeurs et des systèmes de gestion de batteries arrêtant le processus de charge une fois que la pleine charge est atteinte.
- Maintenir la température de charge optimale : la température ambiante optimale, pour recharger les batteries LiFePO4, se situe dans une plage comprise entre 5 et 40 degrés Celsius. On obtient les meilleurs résultats en rechargeant les batteries à la température ambiante. Des températures extrêmes se situant en dehors de cette plage peuvent nuire à l’efficacité du chargement et endommager les batteries.
- Utiliser les batteries régulièrement : une utilisation et une charge régulières des batteries peuvent contribuer à maintenir la puissance et la capacité des batteries, et à prolonger leur durée de vie.
- Protéger les batteries contre les endommagements physiques : évitez les chocs, les chutes ou tout autre sollicitation physique qui pourraient endommager les éléments des batteries.
Ce à quoi l’on peut reconnaître qu’une batterie LiFePO4 est défectueuse
Les constats suivants peuvent être le signe d’une batterie LiFePO4 défectueuse ou endommagée :
- Diminution de la puissance : si la batterie ne fournit plus la puissance attendue et qu’elle fonctionne nettement moins longtemps qu’auparavant, ceci peut être le signe d’un défaut.
- Décharge rapide : une décharge soudaine et inattendue, en particulier lorsque l’on utilise la batterie normalement, peut être le signe d’un défaut.
- Dégagement de chaleur plus important : si, lors de la charge ou de la décharge, la batterie chauffe d’une façon inhabituelle, voire qu’elle surchauffe, ceci évoque un dysfonctionnement ponctuel.
- Dommages physiques : des endommagements visibles comme, par exemple, des bosses, fissures, points de fusion sur le boîtier en plastique, ou bien une dilatation de l’enveloppe de la batterie, peuvent être le signe de problèmes internes et d’un défaut.
- Points de contact sur éléments métalliques : des incrustations ou décolorations sur des éléments métalliques de la batterie peuvent être le signe d’endommagements ou de défauts de la batterie.
- Dysfonctionnements lors de l’utilisation : si un appareil équipé d’une batterie défectueuse présente des défaillances inattendues, par exemple s’il s’arrête ou redémarre soudainement, ceci peut être le signe d’un défaut de la batterie.
Ce à quoi il faut veiller lors du transport batterie lithium défectueuse ou endommagée
Les batteries lithium-ion sont en général considérées comme des marchandises dangereuses pour le transport. En faisant exception à cette règle, les batteries lithium-ion endommagées ou défectueuses doivent être traitées d’une façon particulièrement prudente. Pour le transport, les batteries sont attribuées à la catégorie UN3480, classe 9, groupe d’emballage II. Les prescriptions correspondantes doivent être respectées pour le transport. Cela signifie que les batteries doivent être emballées conformément à l’instruction d’emballage P903 pour le transport routier ou fluvial (ADR (accord européen relatif au transport international des marchandises dangereuses par route), RID (règlement concernant le transport international ferroviaire des marchandises dangereuses) et IMDG (code international pour le transport maritime de marchandises dangereuses)) et conformément à l’instruction d’emballage P965 pour le transport aérien (IATA (Association du transport aérien international)). L’emballage original satisfait en général à ces exigences.
Attention : il est conseillé de porter des lunettes de protection, des gants de protection voire, le cas échéant, des vêtements de protection pour démonter et transporter des batteries lithium-ion défectueuses ou endommagées.
Qu’est-ce que le système de gestion de batteries (abréviation anglaise : BMS) ? Quel BMS pour batterie lithium ?
Le système de gestion de batteries (abréviation anglaise : BMS) LiFePO4 est un système de commande électronique servant à optimiser la puissance, la sécurité et la durée de vie des batteries. Il surveille et régule différents paramètres pendant le processus de charge et de décharge.
Font partie des principales fonctions du BMS :
- La surveillance des éléments des batteries : le BMS surveille la tension de chaque élément de la batterie, afin de faire en sorte qu’elle reste dans les limites d’une plage de tensions sûre. Ceci permet d’empêcher toute charge excessive ou toute décharge profonde des différents éléments de la batterie.
- La surveillance de la température : Le BMS surveille la température de la batterie et régule le cas échéant le processus de charge et de décharge, afin d’éviter toute surchauffe et de prolonger la durée de vie de la batterie.
- L’équilibrage des éléments de la batterie : le BMS équilibre la charge entre les différents éléments, afin d’assurer que tous les éléments seront chargés de la même façon. Ceci aide à maximiser la durée de vie de la batterie et à optimiser ses performances.
- Fonctions de protection : le BMS comporte des mécanismes de protection comme, par exemple, une protection contre les surintensités, une protection contre les sous-tensions et une protection contre les surtensions, afin de protéger la batterie contre tout endommagement et contre les risques pour la sécurité.
- Certaines batteries LiFePO4 permettent de relier le BMS à une application de portable via une interface (p. ex. Bluetooth) et de consulter ainsi, via l’application, les données les plus importantes relatives à l’état de ces batteries. Une batterie LiFePO4 dotée d’une interface de ce type est généralement identifiée en conséquence.
Ce à quoi l’on reconnaît batterie LiFePO4 avec BMS
Les caractéristiques et indications suivantes permettent de voir si une batterie LiFePO4 comporte un BMS intégré :
- Connecteurs et capteurs : les batteries comportant des systèmes BMS intégrés peuvent présenter des connecteurs ou capteurs supplémentaires pouvant servir d’interfaces et de points de connexion pour la communication et la surveillance avec le BMS. On les reconnaît à leurs interrupteurs, points de connexion, de même qu’à leurs éléments d’affichage numériques ou autres.
- Identifications / marquages : de nombreuses batteries comportent des adhésifs ou des marquages qui indiquent la présence d’un BMS. Des indications comme « BMS inside » (« BMS à l’intérieur ») ou des indications similaires indiquent la présence d’un BMS intégré.
- Informations du fabricant : la description du produit, qui fait partie de la fourniture, ou bien les spécifications techniques de la batterie, qui sont mises à disposition par le fabricant, sont destinées à fournir des indications sur un BMS intégré.
Quels sont les paramètres surveillés par le BMS et comment les informations peuvent-elles être interprétées ?
Un BMS surveille différents facteurs importants pour la fonctionnalité de la batterie LiFePO4, afin de garantir et d’optimiser la puissance, la sécurité et la durée de vie de la batterie. Les paramètres les plus importants qui sont surveillés sont les suivants :
- Température de la batterie : le BMS mesure la température de la batterie pour éviter toute surchauffe pouvant nuire à la puissance et à la durée de vie de la batterie.
- État de charge en pourcentage : le BMS surveille l’état de charge actuel de la batterie (en anglais : « State of Charge », abréviation « SOC »), afin de faire en sorte que la batterie ne se charge pas de façon excessive ou qu’elle ne se décharge pas entièrement.
- Courant de charge et de décharge : le BMS mesure le flux de courant lors de la charge et de la décharge, afin de faire en sorte que la batterie fonctionne dans des limites sûres.
- Tension des éléments de la batterie : le BMS contrôle la tension de chaque élément afin d’assurer une charge et une décharge régulières, et pour détecter les déséquilibres des éléments.
- Nombre de cycles : en outre, le BMS compte également le nombre de cycles de charge et de décharge, afin de surveiller la durée de vie de la batterie et d’évaluer son état.
- Auto-décharge : le taux d’auto-décharge de la batterie est également surveillé par le BMS, afin de minimiser les pertes d’énergie indésirables. En cas de nécessité, le BMS passe à un mode de protection.
L’interprétation de ces informations s’effectue par comparaison avec les valeurs limites prédéfinies et les algorithmes du BMS. En fonction des valeurs mesurées, le BMS peut prendre des mesures comme, par exemple, l’adaptation du courant de charge, l’arrêt en cas de surchauffe ou l’équilibrage des déséquilibres des éléments, afin de protéger la batterie et d’optimiser sa puissance.
Qu’est-ce que le mode repos du BMS d’une batterie LiFePO4 ?
Le mode repos du système de gestion de batteries LiFePO4 est un mécanisme d’arrêt automatique qui est activé par le BMS afin de protéger les batteries contre une décharge profonde ou d’autres influences nuisibles. Si les batteries ne sont pas utilisées pendant une période prolongée ou que la charge se trouve à un bas niveau, le BMS peut activer le mode repos afin de ménager les batteries et de prolonger leur durée de vie. En mode repos, le BMS continue à surveiller les paramètres des batteries, mais il coupe le flux de courant et réduit la consommation d’énergie à un minimum.
Quels sont les signes évoquant un défaut du BMS ?
- Tensions déséquilibrées des éléments de la batterie : si le système de gestion de batteries (BMS) ne fonctionne pas correctement, il se peut que certains éléments de la batterie présentent des tensions différentes. Par exemple, un élément pourrait avoir une tension beaucoup plus basse que les autres éléments, ce qui pourrait être le signe d’un dysfonctionnement du BMS.
- Défaut de fonctionnement lors de la charge ou de la décharge : un BMS défectueux peut conduire à ce que la batterie ne se charge pas ou ne se décharge pas correctement. Ceci peut se manifester par un déchargement inhabituellement rapide ou une surchauffe pendant le processus de charge.
- Perte de puissance ou de capacité de la batterie : un BMS défectueux peut provoquer une perte de puissance ou de capacité de la batterie, car il ne surveille plus et ne pilote plus les éléments de façon efficace. Si la batterie fournit subitement moins de puissance ou que sa capacité diminue, ceci peut évoquer un problème du BMS.
Les systèmes de batteries lithium modernes sont en général équipés de fonctions de diagnostic qui affichent des messages d’erreurs ou des avertissements lumineux lorsque le BMS détecte un problème interne. Ainsi, un message d’erreur sur l’écran du système de batterie ou un avertissement lumineux peut signaler qu’il y a un défaut à l’intérieur du BMS.
Contrôleurs de batteries
Comment charger une batterie LiFePO4
Lors de la recharge des batteries LiFePO4, les consignes suivantes doivent être respectées :
- Surveillance régulière de la charge : les batteries doivent être chargées sous surveillance, afin de détecter de façon précoce les problèmes et les irrégularités.
- Éviter toute surchauffe : pendant le processus de charge, veillez à ce que la température ambiante soit optimale, c’est-à-dire comprise entre 10°C et 40°C.
- Chargeur adapté : utilisez exclusivement des chargeurs intégrant un mécanisme de protection.
- Éviter toute décharge profonde : chargez les batteries en temps opportun après les avoir utilisées, afin d’empêcher une décharge profonde.
- Protection par BMS : veillez à ce qu’un système de gestion de batteries (BMS) soit déjà intégré et, dans la négative, intercalez un BMS pour protéger les batteries contre toute charge excessive et toute surchauffe.
Que signifie « charge initiale » de batteries LiFePO4 ?
La charge initiale des batteries LiFePO4 correspond au premier cycle de charge après la fabrication des batteries ou après que les batteries n’aient pas été utilisées pendant une période prolongée. Les éléments des batteries atteignent alors leur capacité optimale et l’électrolyte se stabilise pour maximiser les performances et la durée de vie des batteries. Une charge complète avant la première utilisation est essentielle pour activer la capacité maximale des batteries et préparer les batteries en vue de les utiliser. Il convient ici de respecter les instructions des fabricants.
Les batteries LiFePO4 peuvent-elles être chargées avec l’énergie solaire ou l’énergie éolienne, ou encore avec un chargeur existant ?
Oui, les batteries LiFePO4 présentes à bord d’un bateau peuvent être chargées avec des installations solaires ou éoliennes. À ces fins, certaines conditions techniques doivent cependant être remplies, parmi lesquelles l’utilisation d’un régulateur de charge et d’un système de gestion de batteries (BMS) à placer entre les installations solaires ou éoliennes, de même que le pilotage et la surveillance de l’alimentation en énergie des batteries. Lorsque l’on charge les batteries de la façon conventionnelle, par exemple au port via le réseau électrique, les batteries lithium-fer-phosphate doivent toutefois toujours être chargées à l’aide d’un chargeur spécifiquement conçu pour la charge de batteries LiFePO4. L’utilisation d’un chargeur normal peut provoquer une charge excessive, une sous-charge, voire un endommagement des batteries. Il est par conséquent conseillé d’utiliser un chargeur conçu pour le type spécifique de batteries, afin de garantir une durée de vie des batteries plus longue et une puissance optimale.
Combien de temps la charge de batteries LiFePO4 dure-t-elle ?
Le temps de charge des batteries LiFePO4 varie en fonction de leur capacité et du courant de charge. Pour une batterie lithium LiFePO4 12v 100Ah, qui est déchargée à 50 %, le temps de charge est d’environ une heure si on la charge à un courant de charge de 1C. Cela signifie que le courant de charge est égal à la capacité nominale de la batterie. Pour une batterie de 100 Ah, cela signifie que celle-ci peut être entièrement chargée à un courant de charge de 100 ampères en une heure. « 1C » est une unité de mesure du courant de charge, qui signifie que la batterie se charge entièrement en une heure. Si donc une batterie est chargée à un courant de charge de 1C, cela signifie que le courant de charge est égal à la capacité nominale de la batterie.
Si une batterie lithium ion ne charge plus, quelles peuvent en être les causes ?
- Décharge profonde : si la batterie s’est fortement déchargée, ceci peut activer un mécanisme de protection empêchant la charge.
- Endommagement des éléments de la batterie : les endommagements physiques ou les défauts des éléments de la batterie peuvent empêcher la charge. Ces endommagements peuvent être dus à une manipulation incorrecte, à une surchauffe ou au vieillissement.
- Températures trop élevées : une surchauffe du chargeur ou de la batterie peut nuire à l’efficacité de chargement de la batterie. Pour empêcher toute surchauffe, il est conseillé de charger la batterie dans un endroit bien ventilé et de la protéger contre les rayons directs du soleil ou contre les sources de chaleur.
- Mécanisme de protection des batteries : Si le mécanisme de protection de la batterie a été activé, il se peut que la charge de la batterie ne soit pas possible. Le BMS surveille l’état de la batterie et peut arrêter le fonctionnement de la batterie en cas d’irrégularités ou de dysfonctionnements, afin d’empêcher que les endommagements ne s’aggravent et de garantir la sécurité.
- Chargeur ou câble de charge défectueux : Un chargeur ou un câble de charge défectueux peut empêcher la batterie de se charger. Par conséquent, vérifier le chargeur et le câble pour vous assurer de leur aptitude à fonctionner et de leur compatibilité avec la batterie.
- Vieillissement : au fil du temps et lorsqu’elles sont utilisées de façon soutenue, les batteries LiFePO4 perdent de leur puissance et leur aptitude à emmagasiner de l’énergie peut diminuer. Ceci peut également avoir pour conséquence une batterie qui ne se charge plus correctement.
Un système de répartition du courant de charge existant (composé, par exemple, d’un commutateur de batterie, d’un relais de charge, de diodes d’isolement ou d’un répartiteur de courant de charge FET) peut-il également être utilisé pour les batteries LiFePO4 ?
Lorsque l’on passe à des batteries LiFePO4, il faut vérifier la compatibilité du système de répartition du courant de charge existant. Dans de nombreux cas, les systèmes comme, par exemple, les commutateurs de batteries, les relais de charge et les diodes d’isolement, peuvent être utilisés sans problèmes pour les batteries LiFePO4. Il est cependant important de comparer les caractéristiques techniques et les fonctions de protection des batteries avec les exigences de ces systèmes et, en cas d’incertitude, de demander des informations au fabricant ou de prendre conseil d’un expert.La même chose s’applique aux relais de charge. Il existe des relais de charge spécifiquement adaptés aux batteries LiFePO4 et conçus de sorte qu’ils répondent aux exigences de charge spécifiques des batteries LiFePO4. Ces relais sont capables de charger les batteries avec efficacité et en sécurité, en assurant par exemple la bonne tension de charge et le bon courant de charge. Lorsque l’on fait l’achat d’un relais de charge pour batteries LiFePO4, il est conseillé de faire attention aux indications du fabricant, afin de garantir une compatibilité et une puissance optimales.
Charger une batterie
Décharge des batteries LiFePO4
Lorsque l’on utilise une batterie LiFePO4 pour alimenter les différents consommateurs présents à bord d’un bateau, certaines consignes doivent être respectées :
- Éviter toute décharge profonde : Lorsque l’on fait l’achat d’un relais de charge pour batteries LiFePO4, il est conseillé de faire attention aux indications du fabricant, afin de garantir une compatibilité et une puissance optimales. Il est conseillé de ne pas décharger la batterie au-dessous d’un état de décharge indiqué par le fabricant.
- Faire attention à la puissance de décharge : la puissance de décharge maximum de la batterie ne doit pas être dépassée, afin d’éviter toute surchauffe et tout endommagement. Pour trouver les valeurs spécifiées, reportez-vous aux caractéristiques techniques du fabricant.
- Respecter la plage de températures : la batterie doit être utilisée dans la plage de températures conseillées par le fabricant. Les températures extrêmes peuvent nuire à la puissance de la batterie et raccourcir sa durée de vie.
- Surveillance permanente : un système de gestion de batteries (BMS) peut être utile pour surveiller l’état de décharge, la tension des éléments de la batterie et la température de la batterie.
- Décharge régulière : si plusieurs batteries sont montées en parallèle dans un parc, il est important que toutes les batteries se déchargent régulièrement afin d’éviter toute décharge excessive d’une batterie ou d’une autre.
- Prendre des précautions de sécurité : il est important de prendre des précautions de sécurité, par exemple de prévoir une protection contre les surintensités et une protection contre les décharges profondes, afin de protéger la batterie et le système qui lui est raccordé.
Quelle est l’intensité du courant de décharge possible pour une batterie LiFePO4 ?
Le courant de décharge possible d’une batterie LiFePO4 varie en fonction du fabricant et du modèle de batterie. Par comparaison avec d’autres types de batteries, les batteries LiFePO4 peuvent généralement offrir un courant de décharge élevé. Les batteries LiFePO4 peuvent normalement atteindre des courants de décharge de 1C à 3C, voire plus, « C » représentant la capacité des batteries en Ah. Une batterie LiFePO4 de 100 Ah peut par exemple fournir un courant de décharge de 100 A à 300 A ou plus, en fonction des spécifications du fabricant et des conditions d’utilisation. Il est ici important de respecter les indications spécifiques du fabricant et d’utiliser la batterie dans les limites conseillées, afin de ne pas nuire à la puissance et à la durée de vie de la batterie.
Quelles sont les possibilités à disposition pour surveiller l’état de charge d’une batterie LiFePO4 ?
Il y a plusieurs possibilités pour surveiller l’état de charge d’une batterie LiFePO4, chaque méthode nécessitant des appareils différents :
Mesure de la tension :
Mode de fonctionnement
: la tension de la batterie est mesurée afin de déterminer
l’état de charge. Une tension finale de charge type, pour une batterie
LiFePO4 entièrement chargée, se situe entre 3,65 et 3,8 volts environ par
élément. La mesure de la tension donne une estimation sommaire de l’état de
charge et peut être imprécise sous charge ou en présence de variations de
température.
Précision
:moyenne
Appareil :
multimètre ou voltmètre
Mesure de l’intensité :
Mode de fonctionnement
: le courant de la batterie, entrant et sortant, est mesuré
afin de déterminer l’état de charge au moment où l’on effectue la mesure.
La mesure de l’intensité est très précise et donne une indication directe
de l’état de charge de la batterie au moment où l’on effectue la
mesure.
Précision :
grande
Appareil : ampèremètre ou
shunt
3. Système de gestion de batteries (BMS) :
Mode de
fonctionnement : un BMS permet une surveillance complète de
l’état des batteries et prend en compte des paramètres comme la tension, le
courant, la température et la tension des éléments des batteries. Un BMS
peut déterminer l’état de charge de façon plus précise et activer des
mécanismes de protection afin d’empêcher toute charge excessive ou toute
décharge profonde. Un BMS combine plusieurs paramètres, protège les
batteries contre les conditions potentiellement nuisibles, et il offre une
surveillance complète et précise de l’état des
batteries.
Précision :
grande
Appareil : système BMS
Pourquoi une surveillance s’appuyant sur un shunt est-elle le cas échéant nécessaire pour les batteries LiFePO4 ?
Un shunt permet d’avoir en permanence un aperçu des caractéristiques techniques et de l’état des batteries LiFePO4. Le shunt se raccorde à la batterie et génère une faible chute de tension qui est mesurée et interprétée pour pouvoir, ce faisant, collecter des données importantes comme, par exemple, l’état de charge et la puissance de la batterie. Il est toujours judicieux d’utiliser un shunt si une batterie LiFePO4 n’intègre pas de BMS se chargeant de tout, et permettant également de suivre et surveiller les caractéristiques de la batterie.
Aspects environnementaux et durabilité des batteries LiFePO4
En ce qui concerne également la durabilité et la compatibilité avec l’environnement, les batteries LiFePO4 peuvent marquer des points par rapport aux batteries lithium-ion conventionnelles et à d’autres batteries.
Quels sont les avantages écologiques apportés par les batteries LiFePO4 par comparaison avec les batteries lithium et d’autres batteries ?
Par rapport à d’autres types de batteries, les batteries LiFePO4 apportent différents avantages écologiques. Tout d’abord, elles ont une durée de vie plus longue que les batteries plomb/acide conventionnelles, par exemple, ce qui signifie moins de remplacements de batteries et, ainsi, moins de déchets. Par ailleurs, ces batteries sont plus sûres car elles présentent une meilleure stabilité thermique et sont moins susceptibles de provoquer des incendies que d’autres batteries lithium-ion, par exemple. Il en résulte une diminution du risque de dommages environnementaux dus à des batteries qui prennent feu. Par ailleurs, les batteries LiFePO4 ont une empreinte carbone plus faible pendant leur fabrication et leur utilisation, en raison de leur efficacité énergétique et de leur densité d’énergie en poids plus grandes que celles de batteries plomb/acide. En outre, les batteries LiFePO4 sont recyclables et ne contiennent pas de métaux lourds toxiques tels que le plomb ou le cadmium, ce qui rend leur élimination et leur recyclage moins polluants. Enfin, les batteries LiFePO4 contribuent à réduire la consommation d’énergie et les émissions de CO2 grâce à leur grande efficacité et à leur faible taux d’auto-décharge, en particulier dans les applications dans le domaine des énergies renouvelables et de l’électro-mobilité. Au final, les batteries LiFePO4 constituent une alternative moins polluante aux technologies de batteries conventionnelles, et elles aident à minimiser les répercussions des accumulateurs d’énergie sur l’environnement.
Voici comment les batteries LiFePO4 doivent être éliminées à la fin de leur durée de vie
Les batteries LiFePO4, qui sont arrivées à la fin de leur durée de vie, doivent être éliminées non pas dans les ordures ménagères normales, mais dans les règles et conformément aux prescriptions. Les entreprises qui fournissent des batteries ou des appareils intégrant des batteries, sont tenues de reprendre les batteries usagées à la fin de leur vie et de les faire éliminer dans les règles par une entreprise d’élimination agréée. L’obligation, pour le vendeur, de reprendre les batteries ne concerne pas les batteries endommagées ou défectueuses. Concernant l’élimination non polluante des batteries chez SVB, vous trouverez ici toutes les informations nécessaires.
Conclusion
Les batteries LiFePO4 sont à bien des égards un excellent choix pour différentes applications. Elles offrent une grande sécurité grâce à leur structure chimique stable qui minimise le risque de surchauffe, d’instabilité thermique et d’incendies. Ces propriétés de sécurité les rendent particulièrement attrayantes pour une utilisation sur les bateaux. Les batteries LiFePO4 ont une durée de vie extrêmement longue et elles supportent un nombre de cycles de charge plus grand que les batteries lithium-ion conventionnelles. Cela signifie moins de remplacements de batteries et des économies à long terme. Ces batteries sont moins sensibles à la décharge profonde et elles peuvent fournir une puissance constante dans différentes conditions environnementales. Outre leurs performances, les batteries LiFePO4 sont également caractérisées par le fait qu’elles ne sont pas polluantes. Elles ne contiennent pas de métaux lourds toxiques et elles sont recyclables, ce qui contribue à réduire la pollution environnementale par comparaison avec d’autres types de batteries. Globalement, les batteries LiFePO4 constituent une source d’énergie fiable, durable et sûre, qui convient parfaitement pour un grand nombre d’applications, dont les applications dans les environnements maritimes. Dans notre catégorie de produits “Batteries”, vous trouverez une sélection complète de batteries lithium-fer-phosphate de grande qualité.