Une batterie : les différentes technologies existantes

Les 2 principales technologies utilisées de nos jours dans la plupart des installations stationnaires sont le lithium Manganèse LiMn et le lithium Fer Phosphate LiFePO4 ou LFP . La principale différence entre ces technologies est le nombre de cycle de charge et de décharge admissible, en résumé leur durée de vie. Une batterie LiMn accepte entre 500 et 600 cycles de charge/ décharge. Alors qu’une batterie avec des cellules LFP peut accepter jusqu’à 3000 cycles de charge / décharge.

On considère un cycle de charge/ décharge à chaque fois que la batterie est utilisée et quelle est ensuite rechargée quelques soit son niveau (à moitié vide, presque vide/pleine).

La troisième grandes technologies de batterie Lithium est le Lithium Polymère (Li-Po) avec la densité énergétique la plus élevé pour le Lithium autour des 180 Wh / kg

Les batteries Lithium n’ont aucun effet mémoire et peuvent être rechargées à n’importe quel niveau de charge.

Les batteries Lithium Polymère sont les plus compactes des batteries Lithium, utilisées principalement pour des applications où l’encombrement et la masse sont primordiaux. Comme pour les téléphones portables, tablettes et dans le modélisme. Elles se composent de produits souples , électrolyte sous forme de gel et d’une couche de protection extérieure très fine, ces batteries sont très fragiles et peuvent exploser dans de rare cas. Ces batteries, avec le temps et les différences de température répétées, gonflent et peuvent déchirer le sachet souple extérieur, entrainant les mêmes dégradations qu’explicitées précédemment. En cas de perforation de l’enveloppe extérieure, la batterie peut rapidement prendre feu ou même exploser.

Les batteries LiMn nom exact LiMn2CO4, principale technologie utilisé sur la plupart des véhicules électrique comme les vélos, trottinettes et la majorité des vapoteuses du marché. Elles sont composées de cellules en forme cylindrique plus grosse que les piles AA de nos télécommandes. Il s’agit de cellules rechargeables 18650, ces cellules font 18mm de diamètre et 65mm de haut. Elles pèsent environ 50g. Elles peuvent avoir des capacités de 2000mAh à 3500mAh et des courants de décharge de 5A à 30A. Ils existent des centaines de référence de cellules, les plus grandes marques sont SAMSUNG, SONY, LG, SANYO. Ces grandes marques ont une gamme complète de cellule 18650 comme des constructeurs de voitures. Il y a les modèles d’entrées de gamme jusqu’au modèle premium. Chez OZO, toutes nos batteries sont réalisées avec les meilleurs cellules de chaque fabricant, 30Q (3000mAh pour 15A max de chez SAMSUNG), VTC6 (3000mAh pour 30A max) de chez SONY (utilisée dans la majorité des vapoteuses et des aspirateurs Dyson), MJ1 (3500mAh pour 10A max) de chez LG et GA (3500mAh pour 10 A max) de chez Sanyo. Ces modèles sont les plus performants et les plus robustes des cellules 18650 du marché. 99% des piles au format 18650 sont de technologie LiMn.

Les cellules 21700 par analogie aux précédentes explications font 21mm de diamètre et 70mm de haut. Ces cellules sont en train de se développer dans la plupart part des batteries d’outil électroportatifs, les vapoteuses et les voitures électriques. Ces cellules de dimensions plus élevées peuvent accepter des courants de décharge jusqu’à 45A et des capacités jusqu’à 5000mAh. Le ratio capacité / encombrement est équivalent aux cellules 18650. Dans un volume figé, nous aurons besoin d’installer moins de cellule 21700 que de cellule 18650.

Crée au milieu des années 90, de technologie plus robuste, cet alliage permet de créer des batteries de puissance, alors réservé uniquement aux batteries Plomb. Avec une tension par cellule de 3,2V, les batteries LFP 12V ont une tension très proche des batteries Plomb. Elles ont une densité énergétique inférieur aux autres batteries mais de par leur design et forme, elles sont beaucoup plus sécurisées.

La variation de tension d’une batterie Lithium et en particulier celle des batteries LiFEPO4est très faible lors de sa décharge (cf courbe ci-après ). Principal avantage, même déchargé à 20%, elle aura quasiment la même tension qu’à 80% de charge. Inconvénient, il est très difficile d’estimer le SoC d’une batterie Lithium juste en mesurant la tension à vide.