Comprendre la tension de la batterie 18650 : du basique au avancé

La batterie lithium-ion 18650 est devenue un acteur de choix pour sa grande densité énergétique, sa longue durée de vie et sa fiabilité. Tension de la batterie 18650 Les caractéristiques sont essentielles pour optimiser les performances et la sécurité. Embarquons-nous dans ce voyage autour de la tension des batteries 18650.

Notions de base sur la tension des batteries 18650

Avant de nous plonger dans la tension de la batterie 18650, il est essentiel de comprendre la tension fondamentale à partir de concepts et d’applications avancés.

18650 Tension nominale

La tension nominale d'une batterie 18650 est généralement de 3.6 V ou 3.7 V. C'est ce qu'on appelle la tension « moyenne » de la cellule pendant le cycle de décharge.

La tension nominale est distinguée des différents modèles de batteries lithium-ion. Par exemple, lorsqu'un appareil est marqué « batterie lithium-ion 3.7 V », cela fait référence à la tension nominale des cellules 18650.

Tension de charge complète

Lorsqu'une batterie 18650 est complètement chargée, sa tension atteint environ 4.2 V. Il s'agit de la tension de sécurité maximale des cellules 18650 standard.

Tension de coupure de décharge

La tension de coupure de décharge, appelée limite basse tension, est d'environ 2.0 V à 2.5 V pour les batteries 18650. Cette tension doit être considérée comme « vide » et les batteries 18650 doivent être chargées.

La chute de tension sous la tension de coupure de décharge peut endommager les cellules Li-ion 18650. Cependant, les systèmes de gestion de batterie sont conçus avec une fonction de tension de coupure de décharge. 

Différentes tensions de cellules 18650 avec différents matériaux

Les connaissances de base sur la tension sont mentionnées au début de l'article pour les cellules 18650. Vous devez savoir que différentes compositions chimiques auront de légères variations dans les caractéristiques de tension.

• Oxyde de lithium-cobalt (LiCoO2):Cette cellule a une tension nominale de 3.6 V et est connue pour sa densité énergétique élevée.
• Oxyde de lithium et de manganèse (LiMn2O4):Ces cellules offrent une stabilité thermique par rapport au LiCoO2 avec une tension nominale de 3.7 V.
• Oxyde de lithium-nickel manganèse-cobalt (NMC):Ces cellules ont également une tension nominale de 3.6 V ou 3.7 V et offrent un bon équilibre entre densité énergétique et capacité de puissance.
• Phosphate de fer lithium (LiFePO4):Ces cellules ont une tension nominale inférieure d'environ 3.2 V avec d'excellentes caractéristiques de sécurité et une longue durée de vie.

Si vous concevez un système nécessitant une tension plus élevée, vous pouvez opter pour des cellules LiMn2O4 ou NMC plutôt que des cellules LiFePO4.

Plage de tension de la batterie 18650

Puisque nous avons couvert les points de tension de base, explorons les différentes plages de tension qui caractérisent le fonctionnement des batteries 18650.

Plage de tension de fonctionnement normale

La plage de tension de fonctionnement normale d'une batterie 18650 se situe généralement entre 3.0 V et 4.2 V. Lorsque vous utilisez l'appareil avec la batterie sous tension, la tension diminue progressivement. Le taux de diminution dépend de divers facteurs, notamment du courant de décharge et de la capacité de la batterie.

Plage de tension de sécurité

La plage de tension sûre pour une batterie 18650 est légèrement plus large que sa plage de fonctionnement normale qui est de 2.5 V à 4.2 V.

Limite supérieure (4.2 V):Au-delà de cette tension, cela provoquera une dégradation de l'électrolyte et un emballement thermique.

Limite inférieure (2.5 V):La composition chimique de la batterie peut changer de manière irréversible, entraînant une perte de capacité lorsque la tension est inférieure à une limite de tension inférieure.

Son rôle est de concevoir des systèmes de gestion de batterie pour protéger la tension des cellules dans la plage de sécurité à tout moment.

Relation entre la tension et l'état de charge (SOC) de la batterie

L'état de charge (SOC) d'une batterie représente la quantité d'énergie stockée dans la batterie par rapport à sa capacité totale. Bien que la tension soit liée à l'état de charge, la relation n'est pas linéaire.

Voici un guide général sur la relation entre la tension et le SOC pour une cellule 18650 typique.

Tension	État de charge (SOC)
4.2V	100 % SOC
4.1V	~90% SOC
4.0V	~80% SOC
3.9V	~70% SOC
3.8V	~60% SOC
3.7V	~50% SOC
3.6V	~40% SOC
3.5V	~30% SOC
3.4V	~20% SOC
3.3V	~10% SOC
3.0V	~0% SOC

Ces valeurs sont approximatives et basées sur la chimie spécifique de la cellule et d'autres facteurs. La tension chute plus rapidement au début et à la fin du cycle de décharge, avec une diminution plus progressive dans la plage moyenne.

Facteurs affectant la tension des cellules 18650

La compréhension de ces facteurs affectant la tension des cellules 18650 permettra de prédire le comportement de la batterie et d’optimiser les systèmes alimentés par batterie.

Température

Les températures élevées (supérieures à 45°C ou 113°F) augmentent la résistance interne et la tension. De plus, les réactions chimiques entraînent une autodécharge plus rapide dans un environnement à haute température.

Les basses températures (inférieures à 0 °C ou 32 °F) augmenteront également la résistance interne et libéreront moins de capacité avec une chute de tension notable.

Vous devez conserver les cellules 18650 dans une plage de température comprise entre 20°C et 25°C (68°F et 77°F) pendant l'utilisation et le stockage.

Résistance interne

La résistance interne est un facteur clé qui affecte la tension de la batterie. Avec l'augmentation des cycles de vie d'une batterie, sa résistance interne augmentera. Une résistance interne plus élevée entraînera une chute de tension plus rapide en cas de sous-charge et une augmentation de la chaleur. La résistance interne joue un rôle important dans la santé et les capacités de performance de la batterie.

Taux de décharge

Le taux de décharge affecte sa tension. Des taux de décharge plus élevés (c'est-à-dire une consommation de courant plus importante) entraînent une chute de tension plus rapide, une consommation de capacité plus élevée et un dégagement de chaleur plus important.

Le taux de décharge affecte la résistance interne et la dynamique des réactions électrochimiques au sein de la cellule. Lors de la sélection de cellules 18650 pour une solution de personnalisation, nous devons tenir compte du taux de décharge.

Cycles de vie de la batterie 18650

Lorsque les cycles de vie atteignent les 70 % restants, la tension du 18650 chutera plus rapidement et la résistance interne deviendra plus élevée. Vous devez procéder à l'élimination conformément aux instructions du fabricant de batteries lithium-ion personnalisées.

18650 Charge de la batterie

Les bonnes méthodes de charge préservent les performances et la longévité des batteries 18650. Explorons les aspects clés de la charge de ces cellules.

Tension de charge standard 18650

La tension de charge standard pour la plupart des batteries Li-ion 18650 est de 4.20 V ± 0.05 V. Cependant, une légère charge et décharge amélioreront la fiabilité et la durée de vie de la batterie. Vous devriez envisager une solution de chargeur de la marque fabricant de batteries personnalisées.

Le tableau suivant décrit plus en détail les spécifications du chargeur pour chaque type de tension de batterie lithium-ion.

Spécifications du chargeur	Courant maximum du chargeur	Batterie lithium-ion 3.7 V
4.2V	2A	Batterie lithium-ion 7.4 V
8.4V	1A	Batterie lithium-ion 11.1 V
12.6V	4A	Batterie lithium-ion 14.8 V
16.8V	4A	Batterie lithium-ion 18 V
21V	4A	Batterie lithium-ion 21.6 V
25.2V	2A	Batterie lithium-ion 25.9 V
29.4V	2A	Batterie lithium-ion 36 V
42V	5A	Batterie lithium-ion 43.2 V
50.4V	8A	Batterie Li-ion 43.2 V
54.6V	4A	Spécifications de la batterie Li-ion

Décharge de la batterie 18650

La courbe de décharge d'une batterie 18650 illustre l'évolution de la tension. Une courbe de décharge typique pour une batterie lithium-ion 18650 comporte trois phases principales.

Dépôt initial:Lorsque la charge démarre, il y a une petite et rapide chute de tension due à la résistance interne de la batterie.

Déclin progressif:La majorité du cycle de décharge est caractérisée par une baisse de tension progressive et presque linéaire.

Chute rapide:Lorsque la batterie est presque complètement déchargée, la tension commence à chuter plus rapidement.

Voici une représentation approximative d’une courbe de décharge typique :

• Tension de démarrage: 4.2 V (charge à 100 %)
• La tension à 80% de charge: ~3.9 V – 4.0 V
• La tension à 50% de charge: ~3.6 V – 3.7 V
• La tension à 20% de charge: ~3.3 V – 3.4 V
• Tension de coupure: ~2.5 V – 3.0 V (charge à 0 %)

Vous remarquerez peut-être que la forme exacte de la courbe varie en fonction de facteurs tels que le taux de décharge, la température et la chimie spécifique de la cellule.

Questions fréquemment posées sur la tension des batteries 18650

Q : Une batterie de 3.7 V peut-elle remplacer une batterie de 4.2 V ?

R : 3.7 V est la tension nominale d'une batterie au lithium et la tension de charge maximale est de 4.2 V. Les tensions nominales de 3.7 V et 4.2 V sont équivalentes en termes de taille et de capacité. Une batterie de 3.7 V peut remplacer une batterie de 4.2 V.

Q : Quelle est la puissance maximale de la batterie 18650 ?

R : La capacité maximale actuelle de la batterie 18650 est de 3500 3500 mAh. La LG MJ1 de XNUMX XNUMX mAh est une cellule de grande capacité largement accessible.

Q : Que se passe-t-il lorsque la tension de la batterie dépasse 4.2 V ?

R : Lorsque la tension de la batterie dépasse 4.2 V, cela provoque un court-circuit de la batterie et endommage la batterie.

Q : Combien de piles 18650 sont nécessaires pour 12 volts ?

R : 3 cellules NMC 18650 connectées en série généreront 11.1 V, soit le même courant que le courant industriel 12 V.

Si vous êtes à la recherche d' 18650 batteries, s'il vous plaît contactez CM Batteries.