Le type de cellule le plus commun est la batterie 18650, utilis\u00e9e dans de nombreux ordinateurs portables, outils \u00e9lectriques sans fil, certains v\u00e9hicules \u00e9lectriques, trottinettes \u00e9lectriques, la plupart des v\u00e9los \u00e9lectriques, les banques d’alimentation portables et les lampes de poche LED. La tension nominale est de 3,7 V. Il est important de distinguer les batteries primaires lithium non rechargeables (telles que les piles bouton CR2032 3V) des batteries secondaires lithium-ion ou lithium-polym\u00e8re rechargeables.<\/p>\n
Cause de la D\u00e9gradation des Batteries Lithium-Ion<\/h2>\n
Chaque cycle de charge-d\u00e9charge entra\u00eene une certaine d\u00e9gradation des batteries rechargeables. Cette d\u00e9gradation survient souvent parce que l’\u00e9lectrolyte migre loin des \u00e9lectrodes ou parce que le mat\u00e9riau actif se d\u00e9tache des \u00e9lectrodes. Les fiches techniques des fabricants utilisent g\u00e9n\u00e9ralement le terme \u00ab\u00a0dur\u00e9e de vie cyclique\u00a0\u00bb pour sp\u00e9cifier la dur\u00e9e de vie en termes de nombre de cycles jusqu’\u00e0 atteindre 80% de la capacit\u00e9 nominale de la batterie.<\/p>\n
Dans les batteries lithium-ion, la d\u00e9gradation et la perte de capacit\u00e9 sont g\u00e9n\u00e9ralement attribu\u00e9es \u00e0 la croissance de l’interface \u00e9lectrolyte solide (SEI). Cette interface est cr\u00e9\u00e9e \u00e0 cause des r\u00e9actions entre les \u00e9lectrodes et l’\u00e9lectrolyte. Ces r\u00e9actions forment un film qui emp\u00eache les ions lithium de r\u00e9agir avec les \u00e9lectrodes, et \u00e0 mesure que ce film s’\u00e9paissit, la cellule se d\u00e9grade.<\/p>\n
Les batteries NiMH de faible capacit\u00e9 (1 700-2 000 mA\u00b7h) peuvent \u00eatre charg\u00e9es environ 1 000 fois, tandis que celles de haute capacit\u00e9 (plus de 2 500 mA\u00b7h) durent environ 500 cycles. Les batteries NiCd sont g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9valu\u00e9es pour 1 000 cycles avant que leur r\u00e9sistance interne n’augmente de fa\u00e7on permanente au-del\u00e0 des valeurs utilisables. La charge rapide accro\u00eet les changements de composants, raccourcissant la dur\u00e9e de vie de la batterie. Si un chargeur ne peut pas d\u00e9tecter quand la batterie est compl\u00e8tement charg\u00e9e, la surcharge peut causer des dommages.<\/p>\n
La plupart des batteries lithium-ion 18650 modernes, courantes pour les ordinateurs portables, ont une dur\u00e9e de vie cyclique typique de 300 \u00e0 500 cycles. Dans les situations de taux de charge (C-rate) \u00e9lev\u00e9 ou de profondeur de d\u00e9charge (DOD) \u00e9lev\u00e9e, cela peut diminuer consid\u00e9rablement \u00e0 200 cycles. Dans les applications r\u00e9elles, les cellules Li-ion subissent une d\u00e9gradation acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e en raison de certains facteurs de stress.<\/p>\n
Facteurs de Stress Affectant les Batteries Lithium-Ion<\/h2>\n
Les facteurs de stress tels que les DOD profonds, les taux de charge \u00e9lev\u00e9s (C-rates), les temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es ou basses, et le fonctionnement \u00e0 des niveaux de charge \u00e9lev\u00e9s (SOC) peuvent avoir un impact n\u00e9gatif sur la capacit\u00e9 de la cellule et provoquer une d\u00e9gradation acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e.<\/p>\n
Temp\u00e9rature.<\/b> La d\u00e9gradation est fortement d\u00e9pendante de la temp\u00e9rature : elle est minimale \u00e0 temp\u00e9rature ambiante mais augmente pour les batteries stock\u00e9es ou utilis\u00e9es dans des environnements chauds ou froids. Les batteries g\u00e9n\u00e8rent de la chaleur lorsqu’elles sont charg\u00e9es ou d\u00e9charg\u00e9es, en particulier \u00e0 des courants \u00e9lev\u00e9s. Des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es pendant la charge peuvent entra\u00eener une d\u00e9gradation de la batterie, et charger \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 45 \u00b0C d\u00e9gradera les performances de la batterie.<\/p>\n
Taux de Charge \u00c9lev\u00e9 (C-rate).<\/b> Des C-rates \u00e9lev\u00e9s g\u00e9n\u00e8rent plus de chaleur et augmentent la temp\u00e9rature de la cellule, invoquant ainsi les m\u00e9canismes de d\u00e9gradation \u00e0 haute temp\u00e9rature. Un C-rate \u00e9lev\u00e9 r\u00e9duit la dur\u00e9e de vie et la capacit\u00e9 utilisable d’une batterie.<\/p>\n
Profondeur de D\u00e9charge (DOD).<\/b> Pour les batteries lithium-ion, la dur\u00e9e de vie cyclique d’une cellule d\u00e9pend fortement du DOD. La perte d’ions lithium et de mat\u00e9riau d’\u00e9lectrode actif est plus importante pour les cycles de DOD plus grands. \u00c0 des DOD \u00e9lev\u00e9s, des m\u00e9canismes de d\u00e9gradation suppl\u00e9mentaires peuvent se produire, entra\u00eenant la d\u00e9composition et la dissolution du mat\u00e9riau de la cathode et une diminution de la capacit\u00e9.<\/p>\n
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