Comment garantir la sécurité de la batterie LiPo par temps froid ?

Il neige en hiver. Les gens choisiront le sport du ski. La demande de skis électriques augmente. Les fabricants de skis électriques recherchent la résistance des batteries lipo aux basses températures. Il existe de nombreuses applications telles que les skis électriques, les trackers GPS, les systèmes d'eau de mer, les capteurs automobiles et les industries aérospatiales qui ont besoin de la batterie lipo pour fonctionner par temps froid.

Les performances des batteries au lithium polymère seront affectées par la basse température. Cependant, la technologie actuelle peut vous aider à surmonter ce problème, c'est pourquoi nous allons examiner de plus près comment les températures froides affectent les batteries LiPo et comment vous pouvez garder vos batteries LiPo sûres et fiables à des températures plus froides.

Quels dommages la basse température de la batterie LiPo causera-t-elle ?

Vous avez dû remarquer que pendant les mois d'hiver, nos téléphones portables consomment de l'énergie particulièrement rapidement. Le 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 résultats suivants :

Capacité réduite

La principale raison d’une capacité inférieure à des températures froides 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. À mesure que les températures baissent, la viscosité de l’électrolyte augmente, ce qui rend plus difficile la circulation des ions lithium entre les électrodes. Cette mobilité réduite réduit la capacité de la batterie à stocker et à restituer de l'énergie électrique, entraînant une diminution de sa capacité.

La tension diminue

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 dans la batterie. À mesure que les températures baissent, la résistance des composants de la batterie, tels que l'électrolyte et les électrodes, augmente. Cette résistance accrue empêche le passage fluide du courant, ce qui entraîne une chute de tension perceptible, notamment en cas de charge.

Augmentation des contraintes internes

Les températures froides peuvent provoquer des tensions internes à l'intérieur de la construction de la batterie LiPo. Les variations de température peuvent induire une contraction et une expansion du matériau, ce qui exerce 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, mettant en péril son intégrité et éventuellement nuisant à ses performances à long terme.

Risque de dommages cellulaires

Par temps extrêmement froid, l'électrolyte des batteries LiPo peut geler, endommageant les cellules. Le gel de l’électrolyte perturbe la voie de transport des ions, empêchant ainsi les processus électrochimiques de se produire. De plus, l'expansion de l'électrolyte gelé peut causer des dommages physiques aux séparateurs de cellules et aux membranes, entraînant des fuites et d'éventuels problèmes d'incendie.

Fluctuations de tension

Des changements rapides de température peuvent provoquer des variations de tension dans les batteries LiPo. Ces variations sont causées par la conductivité et la réactivité variables des matériaux de la batterie à différentes températures. Des changements brusques de température peuvent perturber l’équilibre de la réaction électrochimique, générant des pics ou des diminutions de tension. Ces oscillations peuvent perturber le fonctionnement de la batterie et poser d'éventuels problèmes de sécurité.

Heureusement, les progrès technologiques ont facilité le développement de batteries au lithium polymère résistantes aux basses températures qui résolvent les problèmes associés au froid.

Par exemple, doper le matériau de l'électrode avec des éléments spécifiques peut augmenter sa conductivité et son taux de diffusion des ions, permettant ainsi un transfert de charge efficace même dans des environnements froids. Il existe également des batteries au lithium polymère basse température qui utilisent des mécanismes de chauffage internes. Ces mécanismes, tels que les éléments auto-chauffants ou les radiateurs résistifs, génèrent de la chaleur à l'intérieur de la cellule pour élever sa température jusqu'à une plage plus adaptée à un fonctionnement efficace. Ce chauffage interne permet de maintenir des performances constantes et empêche les chutes de tension, en particulier lorsqu'il est soumis à des environnements à courant élevé ou à basse température. Ces mesures techniques peuvent généralement résister à des températures basses de -40°C ou même inférieures.

Plage de température de charge et de décharge de la batterie au lithium polymère selon les saisons

Les températures de fonctionnement des batteries lithium-polymère sont optimales entre 0 et 35 °C, avec des températures de charge et de décharge optimales entre 15 °C et 35 °C. Cependant, il est essentiel de considérer la manière dont les changements saisonniers de température affectent ces batteries.

À basse température, l’activité des ions lithium diminue, ce qui entraîne une capacité de décharge inférieure et une durée d’utilisation globale plus courte. Mais même si ces effets sont temporaires, ils affectent la capacité de la batterie. Heureusement, une fois la température élevée, 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. Des dommages permanents à la capacité de la batterie peuvent être causés par une utilisation prolongée à basse température. En savoir plus.

Dans des environnements à haute température ou en été, il est recommandé de suivre certaines directives pour charger et décharger les batteries au lithium polymère :

Charge

• La charge doit être effectuée à des températures allant de 5 à 45°C.
• La tension de charge ne doit pas dépasser 4.22 V et la température de charge ne doit pas dépasser 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 épuisée jusqu'à atteindre la tension de stockage (3.8-3.9 V) dès que possible.
• Si la batterie a récemment été épuisée ou exposée à des températures extrêmes, la température de surface doit être inférieure à 40°C avant de la charger.
• Seul le chargeur recommandé par le fabricant doit être utilisé pour charger la batterie, et tout autre équipement fournissant 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 maximum 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 au soleil avant ou après la décharge, et avant la décharge, la température de surface de la batterie ne doit pas dépasser 45°C.

En hiver ou dans des environnements à basse température, les directives suivantes sont recommandées pour charger et décharger les batteries au lithium polymère :

Charge

• Chargez la batterie à température ambiante (au-dessus de 5°C, idéalement 20°C). La recharge doit être évitée dans des situations de température élevée (40°C).
• Laissez la batterie revenir à température ambiante si elle a été exposée à l’extérieur.
• Évitez d'utiliser un équipement 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 l'idéal). Cela peut être accompli à l’aide d’une tasse thermos, d’une boîte thermos ou d’autres méthodes d’isolation comparables.
• Après avoir chargé la batterie dans l'avion, utilisez une application pour vérifier la puissance restante de la batterie et les informations sur la tension.
• Évitez d'effectuer des manœuvres importantes si la température de la batterie est inférieure à 20°C.
• Il est essentiel de garder à l'esprit que la durée de vie de la batterie diminue considérablement dans des situations 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 suivies :

1. Amenez la batterie à température ambiante : la plage de température de stockage de la batterie LiPo est de 15°C à 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 de source de chaleur) avant de la ranger. Cela évite les chocs thermiques et éventuellement les dommages à la batterie.
2. 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 du gel, utilisez des matériaux isolants tels que de la mousse ou un sac thermique. Cela contribue à maintenir la température de la batterie dans une plage sûre.
3. 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. Pensez à 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 grosses batteries à des conditions climatiques extrêmement froides pendant des périodes prolongées. Les températures extrêmement froides peuvent toujours avoir un effet sur les performances de la batterie.

Comprendre l'effet du froid sur batterie au lithium polymère les performances sont essentielles pour une utilisation et une durée de vie optimales. Vous pouvez contourner les contraintes imposées par le froid en utilisant des accus LiPo résistants aux basses températures. De plus, le respect des recommandations de charge, de décharge et de stockage entraînera une durée de vie et une sécurité accrues de la batterie. Ne laissez pas la météo gâcher votre expérience avec les batteries LiPo ; suivez ces étapes pour bénéficier de leurs avantages toute l’année.