Compréhension complète du cycle de vie des batteries lithium-ion

Comprendre le cycle de vie des batteries lithium-ion est essentiel pour maximiser leur longévité et garantir des performances optimales. Dans ce guide complet, nous approfondirons les subtilités de la durée de vie des batteries Li-ion, explorerons leur durée de conservation lorsqu'elles sont stockées, les comparerons aux batteries au plomb, discuterons des facteurs qui contribuent à la dégradation au fil du temps et fournirons des conseils sur comment augmenter le cycle de vie d'une batterie lithium-ion.

Quel est le cycle de vie d’une batterie lithium-ion ?

Le cycle de vie d’une batterie au lithium correspond à la durée de vie globale de la batterie, y compris les cycles de charge et de décharge. Autrement dit, le nombre de cycles qu'une batterie peut effectuer avant de commencer à perdre sa charge est appelé cycle de vie de la batterie. Alors, quels sont les cycles de charge et de décharge d’une batterie lithium-ion ?

Les cycles de charge et de décharge d’une batterie lithium-ion correspondent au nombre total de cycles de charge et de décharge qu’une batterie peut subir avec succès avant que sa capacité ne diminue de manière significative. Le nombre moyen de cycles de charge et de décharge de la batterie lithium-ion est de 500 à 1000 XNUMX. Cependant, ce nombre peut varier en fonction de la qualité de la batterie et de son utilisation.

Pourquoi les batteries lithium-ion se dégradent-elles avec le temps ?

Qu’elles soient utilisées ou non, les batteries lithium-ion ont une durée de vie de seulement deux à trois ans.

Au fil du temps, les batteries lithium-ion se dégradent inévitablement en raison de divers facteurs :

1. Température.

Les batteries lithium-ion subissent un processus d'autodécharge avant utilisation et sont affectées par des températures et une humidité extrêmes. Des températures extrêmement élevées et basses accélèrent l'autodécharge de la batterie lithium-ion, c'est pourquoi nous recommandons de stocker votre batterie dans un environnement sec entre 0°C et 20°C.

2. Cycles de chargement.

Un cycle de charge signifie le processus de charge de toute la batterie de pleine à vide, puis de vide à pleine, ce qui n'est pas la même chose qu'une charge unique. En termes simples, pour une batterie au lithium de 1000 mA, vous la chargez d'abord de 0 mA à 600 mA, après avoir utilisé N mA ; puis vous le chargez à nouveau avec 200 mA, puis avec N mA ; et enfin avec 100 mA, et lorsque la dernière charge atteint 100 mA, un cycle de charge de cette batterie est écoulé, car 600 mA + 200 mA + 100 mA + 100 mA = 1000 mA. Un cycle de charge est composé d’un processus de charge complète et d’un processus de décharge complète.

Au fur et à mesure que vous utilisez et chargez la batterie, elle perd lentement sa capacité à retrouver sa capacité d'origine.

La batterie Li-ion a généralement une durée de vie de 300 à 500 cycles de charge. Supposons qu'une batterie lithium-ion complètement déchargée fournisse 1Q de charge, et sans tenir compte de la diminution de charge à chaque charge, la batterie lithium-ion peut fournir ou reconstituer un total de 300Q à 500Q de charge au cours de sa durée de vie. On peut voir que s'il est chargé à 1/2 à chaque fois, il peut être rechargé 600 à 1000 1 fois ; s'il est rechargé à 3/900 à chaque fois, il peut être rechargé 1500 à 300 500 fois. Et ainsi de suite, avec un nombre indéterminé de charges si elles sont randomisées. Dans tous les cas, quelle que soit la manière dont vous chargez, la quantité totale d'énergie reconstituée reste constante entre XNUMXQ et XNUMXQ.

Bien entendu, il est important d’éviter de surcharger les batteries au lithium, car toute forme de surcharge peut nuire gravement à leurs performances, voire les faire exploser.

3. Profondeur de décharge.

La profondeur de décharge (DoD) fait référence au pourcentage de capacité d'une batterie qui a été utilisé avant d'être rechargée. Il joue un rôle important dans le processus de vieillissement des batteries Li-ion. Plus la profondeur de décharge de la batterie lithium-ion est faible, moins la batterie est soumise à des contraintes, ce qui entraîne un vieillissement plus lent. Si une batterie a une capacité de 100 mAh et est déchargée à 50 mAh, le DoD est de 50 %. Par exemple, une étude de l’Université de Californie à San Diego a révélé qu’une batterie lithium-ion déchargée à 80 % de sa capacité avait une durée de vie de 500 cycles. Or, une batterie déchargée à 20 % de sa capacité avait une durée de vie de seulement 200 cycles.

Les batteries contiennent généralement des produits chimiques qui subissent des réactions chimiques réversibles pour stocker et libérer de l'énergie. Lorsqu’une batterie est chargée, ces produits chimiques sont convertis d’un état à un autre pour stocker de l’énergie. Lorsque la batterie est déchargée, la réaction chimique inverse se produit pour libérer l’énergie stockée sous forme d’électricité. La quantité de réactions chimiques par cycle de charge/décharge à une température et un taux de décharge donnés est proportionnelle à la profondeur de décharge des ions lithium. Cela signifie que plus une batterie est déchargée profondément, plus elle subit de réactions chimiques et plus la durée de vie de la batterie sera courte.

Comme le montre la figure ci-dessous, la relation entre la durée de vie et la profondeur de décharge est directement liée, un DoD moins profond entraînant une croissance exponentielle du nombre de cycles produits par la batterie.

Les fabricants de batteries spécifient généralement la durée de vie d'une batterie à une profondeur de décharge de 80 %. En effet, ce DoD représente un bon équilibre entre autonomie et performances de la batterie. Des décharges plus profondes réduiront la durée de vie de la batterie, mais des décharges moins profondes réduiront également les performances. De même, l'utilisateur peut prolonger la durée de vie de la batterie en choisissant une capacité juste supérieure à la capacité requise ou en remplissant la batterie avant qu'elle ne soit complètement déchargée.

4. État de charge.

L'état de charge (SoC) est une mesure de la capacité restante d'une batterie. Elle est généralement exprimée en pourcentage de la pleine capacité de la batterie. Par exemple, une batterie d’une capacité de 100 mAh et un SoC de 50 % aurait une capacité restante de 50 mAh.

Les batteries lithium-ion qui ont été complètement chargées ou complètement déchargées pendant une longue période accélèrent également le vieillissement de la batterie.

5. Qualité de fabrication.

La qualité du processus de fabrication peut également affecter la durée de vie d’une batterie lithium-ion. Les batteries fabriquées avec des matériaux de haute qualité et assemblées avec soin dureront plus longtemps que les batteries fabriquées avec des matériaux de mauvaise qualité ou mal assemblées.

Comment augmenter le cycle de vie d’une batterie lithium-ion ?

Utiliser et entretenir correctement votre batterie contribuera à prolonger son cycle de vie. Suivez ces bonnes pratiques pour augmenter le cycle de vie de votre batterie lithium-ion.

1. Évitez les décharges profondes.

Comme mentionné précédemment, les décharges profondes fréquentes ont un impact significatif sur le vieillissement de la batterie. Essayez de maintenir une plage de profondeur de décharge (DoD) modérée, de préférence entre 20 et 80 %. Charger la batterie avant qu’elle n’atteigne des niveaux extrêmement bas permet d’éviter la dégradation induite par le stress.

2. Conditions de température modérées.

Les batteries Li-ion se dégradent plus rapidement lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées. Évitez de soumettre votre appareil ou votre batterie à des sources de chaleur extrêmes, telles que la lumière directe du soleil, l'intérieur d'une voiture par temps chaud, ou de le laisser dans des endroits où la température ambiante est élevée pendant de longues périodes. Les températures de fonctionnement optimales se situent généralement entre 20 et 25 degrés Celsius (68 et 77 degrés Fahrenheit).

3. Évitez de surcharger.

La surcharge d'une batterie Li-ion peut entraîner une augmentation du stress de tension et une génération de chaleur, accélérant ainsi son vieillissement. La plupart des appareils modernes disposent de protections intégrées pour éviter la surcharge, mais c'est une bonne pratique de débrancher votre appareil une fois qu'il atteint 100 % de charge. Si vous utilisez un chargeur externe, assurez-vous qu'il dispose de mécanismes de sécurité pour éviter la surcharge.

4. Utilisez le chargeur fourni.

Les fabricants conçoivent des chargeurs spécifiquement pour leurs appareils, en tenant compte de la tension et du courant de charge optimaux. Pour garantir le bon processus de chargement, utilisez le chargeur fourni par le fabricant de l'appareil ou des chargeurs tiers réputés compatibles avec votre appareil.

5. Maintenez des taux de charge modérés.

Bien que les batteries Li-ion soient capables de se charger rapidement, il est généralement recommandé d'utiliser un taux de charge modéré. Une charge plus lente génère moins de chaleur et exerce moins de contraintes sur la batterie, ce qui entraîne un vieillissement plus lent. Si votre appareil propose des options de « charge rapide », utilisez-les judicieusement et équilibrez-les avec une charge régulière et plus lente pour une santé optimale de la batterie.

6. Évitez le stockage prolongé à des niveaux de charge élevés ou faibles.

Si vous avez l’intention de stocker votre batterie Li-ion pendant une période prolongée, il est préférable de la conserver à environ 50 % de charge. Le stocker à l’état plein ou vide pendant une durée prolongée peut entraîner une perte de capacité. Si vous prévoyez de ne pas utiliser votre appareil ou votre batterie pendant une période prolongée, visez un niveau de charge proche de 50 % ;

7. Ne laissez pas tomber et n'endommagez pas la batterie.

La chute ou l’endommagement d’une batterie lithium-ion peut réduire la durée de vie de la batterie lithium-ion. En plus d'exposer des fuites potentiellement dangereuses, les pièces internes telles que le séparateur peuvent être endommagées, ce qui peut entraîner des courts-circuits.

8. Calibrez régulièrement.

Certains appareils bénéficient d'un étalonnage périodique de la batterie, comme les ordinateurs portables. Cela implique de charger complètement la batterie, puis de la laisser se décharger complètement. Une fois déchargé, rechargez-le à pleine capacité. Ce processus permet de recalibrer les circuits internes de la batterie et d'améliorer la précision des rapports sur le niveau de charge de la batterie.

En suivant ces directives, vous pouvez contribuer à maximiser le cycle de vie de votre batterie Li-ion, à maintenir ses performances et à garantir sa fiabilité à long terme.

Quelle est la durée de conservation des batteries au lithium stockées ?

Quand un Batterie aux ions lithium n'est pas utilisé et est stocké correctement, il perdra progressivement une partie de sa charge avec le temps. Ce processus d’autodécharge se produit en raison des réactions internes de la batterie. Le taux d'autodécharge varie en fonction de la chimie de la batterie, de la température de stockage et de l'état de charge de la batterie.

En général, la durée de conservation des batteries au lithium est de 3 à 5 ans si elles sont stockées à température ambiante (20-25°C) et à un état de charge de 50 %.

Durée de vie de la batterie au plomb et de la batterie au lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion et plomb-acide sont toutes deux des batteries rechargeables, mais elles présentent des avantages et des inconvénients différents. Le cycle de vie des batteries lithium-ion et plomb-acide varie en fonction du fabricant, du modèle et de la manière dont elles sont utilisées. Cependant, les batteries lithium-ion ont généralement un cycle de vie plus long que les batteries plomb-acide.

Dans le tableau ci-dessous, nous avons comparé les performances et le cycle de vie de la batterie au plomb 12 V 200 Ah et Batterie au lithium fer phosphate 12V 100Ah.

D'après le tableau, nous pouvons voir que les batteries au lithium fer phosphate sont plus légères et plus durables que les batteries au plomb, en revanche, les batteries au lithium fer phosphate sont plus respectueuses de l'environnement, elles remplacent donc progressivement les batteries au plomb.

Résumé

As batteries lithium-ion deviennent une partie plus importante de notre vie quotidienne, il devient de plus en plus important de maximiser leur durée de vie et d'améliorer leurs performances. En mettant en œuvre les pratiques recommandées telles qu'éviter les conditions extrêmes, optimiser la charge, maintenir des taux de décharge modérés, effectuer une maintenance régulière et utiliser des techniques de stockage appropriées, les utilisateurs peuvent améliorer considérablement le cycle de vie de leurs batteries lithium-ion. Cela contribuera à terme à une utilisation plus durable et efficace de ces puissantes solutions énergétiques.

Nous espérons sincèrement que vous avez trouvé cet article utile. N'hésitez pas à nous contacter pour toute question supplémentaire !