Les Caractéristiques des Batteries Lithium-ion
Introduction
Les batteries lithium-ion, également connues sous le nom de batteries Li-ion, sont des batteries secondaires (rechargeables) constituées de cellules où les ions lithium se déplacent de l’anode à la cathode à travers un électrolyte lors de la décharge, et inversement lors de la charge.
Avantages
Les batteries Li-ion présentent plusieurs avantages spécifiques, dont les plus importants sont leur haute tension par cellule, leur densité d’énergie élevée et l’absence d’effet mémoire. Elles sont utilisées dans de nombreux ordinateurs portables, outils électriques sans fil, certaines voitures électriques, trottinettes électriques, la plupart des vélos électriques, les banques d’alimentation portables et les lampes de poche LED.
Composition et Réaction Chimique
La cathode est faite d’un matériau composite (un composé lithium intercalé) et définit le nom de la cellule de batterie Li-ion. L’anode est généralement en graphite lithié poreux. L’électrolyte peut être liquide, polymère ou solide. La réaction globale lors de la décharge est : C6Li + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2.
Paramètres Importants
Pour comparer et comprendre la capacité de chaque batterie, certains paramètres sont caractéristiques, notamment la tension de cellule, la tension de coupure, la capacité, le taux de C, l’auto-décharge et la dégradation.
Tension de Cellule
La tension des batteries électriques est créée par la différence de potentiel des matériaux qui composent les électrodes positives et négatives dans la réaction électrochimique. Presque toutes les batteries lithium-ion fonctionnent à 3,8 volts.
Tension de Coupure
La tension de coupure est la tension minimale admissible. Elle définit généralement l’état « vide » de la batterie. La tension de coupure d’une batterie Li-ion est d’environ 3,2 V. Sa tension nominale est entre 3,6 à 3,8 V; sa tension de charge maximale peut aller jusqu’à 4– 4,2 V max.
Capacité
La capacité coulométrique est le total des ampères-heures disponibles lorsque la batterie est déchargée à un certain courant de décharge de 100% SOC à la tension de coupure. Les batteries lithium-ion 18650 ont généralement des capacités de 2 300 à 3 600 mAh.
Taux de C
Le taux de C est utilisé pour exprimer la rapidité avec laquelle une batterie est déchargée ou chargée par rapport à sa capacité maximale. Un taux de 1C signifie que le courant de décharge déchargera la batterie entière en 1 heure.
Auto-décharge
Les batteries se déchargent progressivement même si elles ne sont pas connectées ni ne fournissent de courant. Les batteries rechargeables Li-ion ont un taux d’auto-décharge généralement déclaré par les fabricants d’environ 1,5 à 2% par mois.
Dégradation
Une certaine dégradation se produit sur chaque cycle de charge-décharge. Cela se produit généralement parce que l’électrolyte s’éloigne des électrodes ou parce que le matériau actif se détache des électrodes. La plupart des batteries lithium-ion 18650 modernes ont une durée de vie typique de 300 à 500 cycles.
Profondeur de Décharge
La profondeur de décharge est une mesure de la quantité d’énergie extraite d’une batterie et est exprimée en pourcentage de la capacité totale. Par exemple, une batterie de 100 Ah dont 40 Ah ont été extraits a subi une décharge de 40% DOD. Pour les batteries lithium-ion, la durée de vie du cycle d’une cellule dépend fortement du DOD.
