Il neige en hiver. Les gens choisissent le sport du ski. La demande pour les skis électriques augmente. Les fabricants de skis électriques recherchent des batteries LiPo résistantes aux basses températures. De nombreuses applications telles que les skis électriques, les traceurs GPS, les systèmes en eau de mer, les capteurs automobiles et les industries aérospatiales ont besoin que la batterie LiPo fonctionne par temps froid.
Les performances des batteries lithium-polymère seront affectées par les basses températures. Cependant, la technologie d'aujourd'hui peut vous aider à surmonter ce problème. Nous allons donc examiner plus en détail comment les températures froides affectent les batteries LiPo et comment vous pouvez maintenir vos batteries LiPo en sécurité et fiables par temps plus froid.
Quels dommages les basses températures peuvent-elles causer à une batterie LiPo ?
Vous avez dû remarquer que pendant les mois d'hiver, nos téléphones portables consomment particulièrement rapidement de l'énergie. Le temps froid peut en effet affecter les performances des batteries LiPo. Comme le montre la Figure 1, une température ambiante plus basse lorsque nos batteries LiPo sont utilisées entraînera les conséquences suivantes :
Capacité réduite
La raison principale d'une capacité plus faible à basse température est la mobilité réduite des ions lithium à l'intérieur de l'électrolyte. Les ions lithium sont essentiels dans les réactions chimiques qui créent de l'énergie dans les batteries LiPo. Lorsque la température baisse, la viscosité de l'électrolyte augmente, rendant plus difficile le déplacement des ions lithium entre les électrodes. Cette mobilité réduite diminue la capacité de la batterie à stocker et à libérer de l'énergie électrique, entraînant une baisse de capacité.
Diminution de la tension
Un autre facteur conduisant à des chutes de tension est la résistance interne plus élevée des batteries LiPo par temps froid. La résistance interne est la barrière intrinsèque à la circulation du courant électrique à l'intérieur de la batterie. Lorsque la température baisse, la résistance des composants de la batterie, tels que l'électrolyte et les électrodes, augmente. Cette résistance accrue entrave le passage fluide du courant, provoquant une chute de tension perceptible, en particulier sous charge.
Augmentation des contraintes internes
Les températures froides peuvent provoquer des contraintes internes dans la structure de la batterie LiPo. Les variations de température peuvent induire une contraction et une dilatation des matériaux, exerçant une contrainte mécanique sur les électrodes et les électrolytes. Ces forces peuvent provoquer des microfissures et des déformations dans la structure interne de la batterie, compromettant son intégrité et pouvant nuire aux performances à long terme.
Risque d'endommagement des cellules
Par des températures extrêmement froides, l'électrolyte des batteries LiPo peut geler, provoquant des dommages aux cellules. Le gel de l'électrolyte perturbe la voie de transport des ions, empêchant les processus électrochimiques de se dérouler. De plus, l'expansion de l'électrolyte gelé peut causer des dommages physiques aux séparateurs et aux membranes des cellules, entraînant des fuites et des risques potentiels d'incendie.
Fluctuations de tension
Des changements rapides de température peuvent provoquer des fluctuations de tension dans les batteries LiPo. Ces variations sont dues à la conductivité et à la réactivité variables des matériaux de la batterie à différentes températures. Des changements soudains de température peuvent perturber l'équilibre des réactions électrochimiques, générant des pics ou des baisses de tension. Ces oscillations peuvent perturber la fonctionnalité de la batterie et poser des problèmes de sécurité potentiels.
Heureusement, les progrès technologiques ont facilité le développement de batteries lithium-polymère résistantes aux basses tempéra-tures qui répondent aux problèmes associés au temps froid.
Par exemple, le dopage du matériau de l'électrode avec des éléments spécifiques peut augmenter sa conductivité et son taux de diffusion des ions, permettant un transfert de charge efficace même dans des environnements froids. Il existe également certaines batteries lithium-polymère à basse température qui utilisent des mécanismes de chauffage interne. Ces mécanismes, tels que des éléments auto-chauffants ou des résistances chauffantes, génèrent de la chaleur à l'intérieur de la cellule pour élever sa température à un niveau plus approprié pour un fonctionnement efficace. Ce chauffage interne aide à maintenir des performances constantes et prévient les chutes de tension, en particulier lorsqu'elles sont soumises à un courant élevé ou à des environnements à basse température. Ces mesures techniques peuvent généralement supporter des températures froides de -40°C ou même plus basses.
Plage de température de charge et de décharge des batteries lithium-polymère selon les saisons
La plage de température de fonctionnement des batteries lithium-polymère optimale se situe entre 0 et 35°C, les températures de charge et de décharge idéales se situant entre 15°C et 35°C. Cependant, il est essentiel de considérer comment les changements de température saisonniers affectent ces batteries.
À basse température, l'activité des ions lithium diminue, ce qui entraîne une capacité de décharge plus faible et une durée d'utilisation globale plus courte. Mais bien que ces effets soient temporaires, ils affectent la capacité de la batterie. Heureusement, une fois que la température augmente, les performances de la batterie se rétablissent, mais cela doit être le cas si elle est utilisée pendant une courte période dans un environnement froid. Les dommages permanents à la capacité de la batterie peuvent être causés par une utilisation prolongée à basse température. Pour en savoir plus.
Charger et décharger les batteries LiPo par températures élevées
Il est recommandé de suivre certaines directives pour charger et décharger les batteries lithium-polymère :
Charge
- La charge doit être effectuée à des températures comprises entre 5 et 45°C.
- La tension de charge ne doit pas dépasser 4.22 V et la température de charge ne doit pas être supérieure à 45°C.
- Chargez la batterie à température ambiante (35°C) et utilisez-la dans les 48 heures suivant la charge. Lorsqu'elle n'est pas utilisée, la batterie doit être déchargée jusqu'à la tension de stockage (3.8-3.9 V) dès que possible.
- Si la batterie a été récemment déchargée ou exposée à des températures extrêmes, la température de surface doit être inférieure à 40°C avant la charge.
- Seul le chargeur recommandé par le fabricant doit être utilisé pour charger la batterie, et tout autre équipement délivrant un courant élevé (1.5 C) à la batterie doit être évité.
Décharge
- La décharge doit avoir lieu entre 0 et 45°C.
- Le courant de décharge ne doit pas dépasser le courant maximal indiqué par la batterie.
- La tension d'avertissement inférieure de la décharge ne doit pas descendre en dessous de 3.6 V, et la tension de rebond ne doit pas descendre en dessous de 3.65 V. Assurez-vous que la température de surface de la batterie ne dépasse pas 70°C après une décharge à courant élevé.
- Évitez d'exposer la batterie à la lumière du soleil avant ou après la décharge, et avant la décharge, la température de surface de la batterie ne doit pas dépasser 45°C.
Charger et décharger les batteries LiPo à basse température
Les directives suivantes sont recommandées pour charger et décharger les batteries lithium-polymère :
Charge
- Chargez la batterie à température ambiante (au-dessus de 5°C, idéalement 20°C). La charge doit être évitée dans les situations de haute température (40°C).
- Laissez la batterie revenir à température ambiante si elle a été exposée à l'extérieur.
- Évitez d'utiliser des équipements fournissant un courant élevé (1.5 C) à la batterie et utilisez uniquement le chargeur approuvé par le fabricant.
Décharge
- Après la décharge, isolez soigneusement la batterie pour la maintenir au-dessus de 10°C (20°C est idéal). Cela peut être accompli à l'aide d'un thermos, d'une boîte isotherme ou d'autres méthodes d'isolation comparables.
- Après avoir chargé la batterie dans l'appareil, utilisez une application pour vérifier les informations sur la puissance restante de la batterie et la tension.
- Évitez d'effectuer des manœuvres importantes si la température de la batterie est inférieure à 20°C.
- Il est crucial de se rappeler que la durée de vie de la batterie diminue considérablement dans des conditions de basse température par rapport à la température ambiante (environ 20°C). Par conséquent, si vous recevez un avertissement de batterie faible, vous devez immédiatement recharger la batterie.
Il est essentiel de connaître la plage de température recommandée pour ces processus afin de maintenir les performances et la sécurité de la batterie.
Les batteries LiPo peuvent-elles être stockées par temps froid ?
Les batteries LiPo peuvent être stockées par temps froid, mais il est important de prendre des précautions pour garantir leur sécurité et leur longévité. Lors du stockage des batteries LiPo par temps froid, les directives suivantes doivent être respectées :
- Amenez la batterie à température ambiante : La plage de température de stockage des batteries LiPo se situe entre 15°C et 30°C. Assurez-vous que la batterie est à température ambiante avant de la stocker. Si la batterie a été exposée à des températures froides, laissez-la se réchauffer progressivement jusqu'à température ambiante (sans utiliser aucune source de chaleur) avant de la stocker. Cela évite les chocs thermiques et d'éventuels dommages à la batterie.
- Isolez la batterie pendant le stockage : Si la batterie doit être stockée dans une zone froide sans installation de stockage à température contrôlée, elle doit être correctement isolée. Pour protéger la batterie des conditions de gel, utilisez des matériaux isolants tels que de la mousse ou un sac isotherme. Cela contribue à maintenir la température de la batterie dans une plage de sécurité.
- Surveillez régulièrement la batterie : Pendant le stockage, vérifiez la tension de la batterie pour vous assurer qu'elle reste dans la plage de stockage spécifiée. Envisagez de recharger la batterie si la tension diminue suffisamment pour éviter une décharge excessive.
Bien qu'il existe de nombreuses directives, je recommanderais d'éviter d'exposer les batteries LiPo à des conditions de froid extrême pendant de longues périodes. Les températures extrêmement froides peuvent toujours affecter les performances de la batterie.
Comprendre l'effet du temps froid sur les performances des batteries lithium-polymère est essentiel pour une utilisation et une longévité optimales. Vous pouvez contourner les limitations imposées par le temps froid en utilisant des batteries LiPo résistantes aux basses températures. De plus, le respect des recommandations de charge, de décharge et de stockage se traduira par une durée de vie et une sécurité accrues de la batterie. Ne laissez pas le temps gâcher votre expérience avec les batteries LiPo ; suivez ces étapes pour bénéficier de leurs avantages tout au long de l'année.
