La Pêche et les poissons : Franz, quels sont les principaux avantages que l’on peut retirer de ces fameuses batteries au lithium ?
Franz Heil : D’abord, leur excellente densité énergétique (rapport énergie-poids), leur nombre de cycles élevé et la possibilité d’avoir une vision sur l’autonomie restante. Peu importe la tension, l’intensité est toujours la même, il n’y a pas d’écroulement de la puissance comme avec les batteries au plomb. On peut utiliser la quasi-totalité de la capacité, contre environ la moitié avec le plomb.
On sait qu’il existe en fait plusieurs approches technologiques du lithium (voir encadré). Lesquelles utilisez-vous chez LBS ?
Nous utilisons des NCA plus légères, pour notre gamme Performance. Des NMC gen3 pour la gamme Froid pour leur meilleure résistance aux basses températures. Des LTO, pour les applications professionnelles intensives, mais surtout des LifePo4. Plus lourd, le LifePo a une meilleure durée de vie, peut remplacer une batterie de démarrage, et a surtout une courbe de décharge ultra-plate. C’est le meilleur choix pour la propulsion en tout électrique quand les performances en matière de stabilité de vitesse et de poussée sont importantes. La tension reste calée entre 13,2 et 12,6 V pendant 90 % de la décharge.
Les différents types de batteries au lithium
- LiPo (lithium-ion polymère) : très légères, utilisées pour le modélisme ou les téléphones portables, elles se présentent sous forme de plaques fines. Densité énergétique jusqu’à 265 Wh/kg, 200 à 1 200 cycles. Température d’emballement : 100 à 120°C. Les plus dangereuses en cas de mauvaise utilisation ou recharge.
- LifePo4 ou LFP (lithium fer phosphate) : densité énergétique relativement faible (jusqu’à 165 Wh/kg) mais excellente durée de vie (800 à 8 000 cycles). Tension de fonctionnement proche de celle d’une batterie au plomb. C’est l’une des technologies parmi les plus sûres. Température d’emballement : 240°C.
- NCA (lithium nickel cobalt aluminium) : la meilleure densité énergétique à ce jour (jusqu’à 265 Wh/kg, 300 à 1 200 cycles). C’est ce type de batteries que l’on trouve dans les voitures Tesla modèle S. Température d’emballement : 140°C.
- NMC (lithium nickel manganèse cobalt) : la majorité des batteries pour voitures électriques. Bonne durée de vie (300 à 3 000 cycles) et excellente densité énergétique (jusqu’à 245 Wh/kg). Température d’emballement : 180°C.
- LTO (lithium-titanate) : très sûre et meilleure durée de vie (6 000 à 25 000 cycles), mais technologie coûteuse et faible densité énergétique (maxi 110 Wh/kg). Supporte de fortes décharges. Peut se recharger en dessous de 0°C sans risque, fonctionne jusqu’à - 40°C. Température d’emballement non documentée.
Crédit photo : Michel Tarragnat
On entend dire parfois que ces batteries lithium seraient assez dangereuses…
Elles peuvent l’être, en effet, si l’on n’y prend garde, en raison de l’énergie emmagasinée et de certains risques d’incendie ou d’explosion. Selon la chimie employée, ça va du très instable et dangereux au parfaitement sûr. Le risque est d’atteindre la température d’emballement thermique avec fuite de gaz puis feu de métal. Certaines chimies sont connues pour être sujettes à des combustions spontanées, comme la batterie lithium polymère ou LiPo qui est très dangereuse (à ne pas confondre avec le LifePo).
N’est-ce pas un peu inquiétant tout ça ?
Des technologies plus sûres, mais évidemment moins performantes, sont employées, pour le nautisme entre autres, et les batteries sont équipées de sécurités répondant à des normes extrêmement strictes. Chaque cellule est dotée de soupapes de dégazage et l’ensemble est piloté par un circuit électronique (BMS) qui contrôle chaque élément en permanence à la charge et à la décharge. Mais un accident est toujours possible. Le feu de lithium, comme tout feu de métal, s’éteint par un seul moyen : faire baisser la température. C’est pourquoi il est recommandé d’immerger une batterie qui fume et dégage de la chaleur. Dans votre vivier, par exemple.
Crédit photo : Michel Tarragnat
N’est-il pas paradoxal de conseiller l’immersion alors que les batteries au lithium sont fournies dans des conteneurs étanches ?
Le danger n’est pas dans le contact du lithium mais, en cas d’infiltration, dans une électrolyse de cette eau ou la création d’un court-circuit interne en amont des systèmes de sécurité. Le risque est une explosion si le mélange oxygène-hydrogène s’enflamme et si un court-circuit induit un emballement thermique. Si la batterie est en phase d’emballement, ce stade est dépassé et le refroidissement par l’eau reste la moins mauvaise solution.
Pourquoi les derniers pourcentages de la recharge sont-ils aussi longs à obtenir ?
Les batteries au lithium supportent très mal la surcharge (voire pas du tout) car il y a risque d’emballement. Il ne faut donc jamais utiliser un chargeur 12 V classique mais le chargeur spécifique à chaque modèle, de type CC CV (courant continu - voltage continu). La batterie charge assez vite avant d’atteindre la tension maximale qui se stabilise au fur et à mesure que l’intensité diminue : c’est la charge de saturation. C’est long car il faut atteindre une intensité dite de coupure déterminée par les caractéristiques des cellules. En outre, le BMS va permettre d’équilibrer les cellules afin de remplir chacune d’elles au mieux.
Crédit photo : Michel Tarragnat
Est-il exact qu’il faut éviter de recharger ce type de batterie par température négative
En effet. Mis à part certaines chimies (NMC gen3), mieux vaut éviter. Il y a risque de formation de dentrites, induisant des pertes de performances et, à terme, des courts-circuits internes.
Que pouvez-vous nous dire à propos de l’auto-décharge et des conditions de stockage les mieux adaptées ?
Les batteries lithium-ion ont une très faible auto-décharge. Il est préférable de les stocker en dessous de 30 % de leur capacité, dans un endroit frais et sec. À partir de sa fabrication, une cellule lithium-ion perd en capacité de jour en jour. En utilisation occasionnelle, mieux vaut ne pas recharger aussitôt après usage comme pour une batterie plomb, mais plutôt juste avant de l’utiliser. En cas de non-utilisation prolongée, la décharger à 30 % avant stockage. Il faut savoir, par exemple, que dans l’industrie, une batterie lithium-ion ne doit jamais rester chargée plus de 85 h d’affilée !
Crédit photo : Michel Tarragnat
