Comprendre la Charge des Batteries au Lithium-ion | FR
Charger et décharger les batteries est une réaction chimique, mais les batteries au lithium-ion (Li-ion) sont souvent considérées comme une exception. Les experts en batteries décrivent souvent le flux d'énergie dans les batteries Li-ion comme la mobilité des ions entre l'anode et la cathode. Bien qu'il y ait du vrai dans cette affirmation, si elle était entièrement précise, les batteries Li-ion dureraient indéfiniment. La dégradation de la capacité dans les batteries Li-ion est attribuée aux ions piégés, mais comme dans tous les systèmes de batterie, des facteurs tels que la corrosion interne et les réactions parasites sur l'électrolyte et les électrodes contribuent également à ce phénomène.
Le processus de charge des batteries Li-ion ressemble dans une certaine mesure à celui des systèmes au plomb-acide. Cependant, il existe des différences notables, telles qu'une tension plus élevée par cellule, des tolérances de tension plus serrées et l'absence de charge de goutte à goutte ou de flottation à pleine capacité. Contrairement aux batteries au plomb-acide, les cellules Li-ion nécessitent des réglages précis de tension car elles ne peuvent pas supporter la surcharge. Malgré les affirmations des chargeurs miracles qui promettent de prolonger la durée de vie de la batterie et d'augmenter la capacité grâce à des impulsions et d'autres méthodes, de telles solutions n'existent pas pour les batteries Li-ion. Les batteries Li-ion fonctionnent selon un principe "propre", n'acceptant que ce qu'elles peuvent absorber efficacement.
Charge des Batteries au Lithium-ion avec Cobalt
Typiquement, les batteries Li-ion avec des matériaux de cathode à base de cobalt se chargent à 4.20V/cellule avec une tolérance de +/-50mV/cellule. Certaines variations à base de nickel peuvent se charger jusqu'à 4.10V/cellule, tandis que les batteries Li-ion haute capacité pourraient atteindre 4.30V/cellule ou plus. Bien que l'augmentation de la tension améliore la capacité, dépasser les spécifications peut stresser la batterie et compromettre la sécurité. Les circuits de protection intégrés empêchent la batterie de dépasser la tension désignée.
Charge des Batteries au Lithium-ion sans Cobalt
Les batteries Li-ion sans cobalt, telles que le phosphate de lithium (LiFePO4) et le titanate de lithium (LTO), ont différentes tensions nominales de cellule et paramètres de charge. Les batteries LiFePO4 ont généralement une tension nominale de cellule de 3.20V et se chargent à 3.65V, tandis que les batteries LTO ont une tension nominale de cellule de 2.40V et se chargent à 2.85V. Les chargeurs pour ces batteries doivent être compatibles avec leurs exigences spécifiques en matière de tension pour éviter la sous-charge ou la surcharge.
Risques de la Surcharge des Batteries au Lithium-ion
Bien que les batteries Li-ion fonctionnent en toute sécurité dans les plages de tension désignées, les charger au-delà des limites spécifiées peut entraîner une instabilité. Par exemple, la surcharge d'une batterie Li-ion conçue pour 4.20V/cellule peut entraîner la formation de lithium métallique sur l'anode, compromettant la stabilité de la batterie et entraînant potentiellement la libération de dioxyde de carbone. Les mécanismes de sécurité, tels que le dispositif d'interruption de courant (CID) et la membrane de sécurité, aident à atténuer les risques, mais une surcharge prolongée peut encore entraîner une défaillance catastrophique.
En Résumé,
La charge des batteries Li-ion est généralement plus simple par rapport aux systèmes à base de nickel. Les batteries Li-ion ont des circuits de charge simples, ce qui facilite la gestion des limitations de tension et de courant. Ils ne nécessitent pas de procédures d'équilibrage complexes comme les batteries au plomb-acide, simplifiant ainsi le processus de charge. Cependant, il est essentiel de suivre certaines directives pour garantir une charge sûre et efficace :
- Éteignez les appareils ou déconnectez les charges pendant la charge pour permettre une saturation de courant ininterrompue.
- Chargez à des températures modérées, en évitant les conditions extrêmement froides.
- Les batteries Li-ion n'ont pas besoin d'être complètement chargées ; une charge partielle suffit.
- Faites attention aux indicateurs trompeurs ; un signal de "charge complète" n'indique pas toujours une capacité de 100 %.
- Interrompez la charge ou l'utilisation des batteries si elles deviennent excessivement chaudes.
- Chargez partiellement les batteries vides avant de les stocker, en maintenant idéalement un état de charge entre 40 et 50 %.
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