Batteries au lithium ou sources d'alimentation longue durée

De nombreux appareils électroniques nécessitent des sources d'énergie au lithium. Cet article traite des batteries lithium-ion les plus couramment utilisées.

Composition d'une batterie au lithium

Une batterie au lithium fonctionne grâce à une réaction d'oxydation irréversible. Le lithium métallique sert d'anode, tandis que l'oxyde de manganèse, le disulfure de fer ou l'oxyde de cuivre peuvent être utilisés comme cathode solide. Parmi les oxydes liquides, on trouve l'oxyde de soufre et le chlorure de thionyle. Le lithium actif, qui capte efficacement les électrons, est l'agent oxydant utilisé.

Types de batteries au lithium

L'un des critères de classification des dispositifs de stockage est le type de substance active principale :

• Batteries au lithium-nickel-cobalt-oxyde d'aluminium (NCA)
• batteries au lithium-manganèse
• Batteries lithium-cobalt.
• Batteries au lithium fer phosphate
• Sources de titanate de lithium
• Batteries lithium-polymère
• Batterie au chlorure de lithium-thionyle

L'un des indicateurs importants lors du choix d'une batterie est sa tension de fonctionnement.

Examinons-en quelques-uns.

Les piles au lithium 3V sont uniquement utilisées dans des appareils spécialement conçus ; elles ne peuvent pas être utilisées dans les télécommandes ou les montres domestiques ordinaires.

Une batterie au lithium de 6 V peut être utilisée dans les alimentations sans interruption, les voitures jouets à piles et de nombreuses autres applications.

La batterie au lithium de 12 volts est utilisée en plus de l'installation dans UPSdans des outils autonomes, tels que tournevis.

Marquage

Quelles marques doivent figurer sur les batteries lithium-ion ? Conformément aux exigences de la norme CEI, les indicateurs suivants doivent être marqués sur le boîtier de la batterie :

1. Capacité batterie au lithium
2. tailles des batteries au lithium
3. Composé
4. Classe
5. Tension

Les piles au lithium sont désignées par les lettres « CR ». Le chiffre suivant indique la capacité de la pile. Le tableau ci-dessous présente leur étalonnage.

Nom	Marquage	Tension, V
Grand rond, D	20	1.5
Petit rond, C	14	1.5
Doigt, AA	6	1.5
Micro-doigt, AAA	03	1.5
«Couronne« RR3	22/06	9.0

Dispositifs de stockage d'énergie de charge

Beaucoup se demandent si les batteries lithium-ion sont rechargeables. Seules les batteries spécialement conçues à cet effet, appelées batteries rechargeables, peuvent être rechargées.

Types typiques de sources d'énergie et de batteriesQuelles batteries sont les meilleures ?

Les batteries se divisent en deux catégories : les batteries lithium-ion et les batteries lithium-polymère. Un tableau comparatif des caractéristiques des batteries au lithium vous permettra de les analyser plus en détail.

Caractéristiques	Batteries lithium-ion	batteries lithium-polymère
Caractéristiques de conception	La productivité dépend de l'emplacement des éléments à l'intérieur du bloc.	La présence d'électrolyte liquide est exclue.
tailles des batteries au lithium	Un petit ensemble d'options	Large choix quel que soit le format de cellule
Intensité énergétique	Haut	Faible, le nombre de recharges est inférieur
Poids	Légèrement plus élevé	Court
Capacité	Pas grand	Deux fois plus avec le même volume
Durée de vie	Ne présente pas d'écarts significatifs	Ne présente pas d'écarts significatifs
Temps de charge	à long terme	Nettement moins
Porter	Comparativement plus élevé	Ci-dessous
Sécurité (risque d'incendie)	Faible (risque d'explosion)	Ci-dessus (avec protection intégrée)
Prix	Ci-dessous	Plus haut

Aujourd'hui, le développement de nouvelles cellules au lithium-métal (li-métal) plus sûres et à durée de vie prolongée bat son plein.

Les batteries au lithium-métal sont très prometteuses pour remplacer les sources d'énergie lithium-ion et lithium-polaire.

Caractéristiques de la charge d'une batterie lithium-polymère

Pour maintenir une capacité maximale constante de la source d'alimentation, il est nécessaire de la recharger selon le calendrier prévu, c'est-à-dire après une décharge après 500 heures de fonctionnement de l'équipement.

Une batterie polymère est sensible aux dommages mécaniques, à l'hypothermie, ainsi qu'aux fluctuations de tension et aux surcharges ; elle ne doit donc être connectée qu'à une alimentation électrique stable.

Comment récupérer une batterie lithium-ion

La durée de vie d'une batterie au lithium est assez longue, mais tôt ou tard, elle perd sa capacité initiale. capacitéC'est pourquoi la restauration des batteries préoccupe beaucoup de gens.

Examinons deux façons de restaurer un disque dur.

La première méthode semble douteuse, mais c'est la plus simple et, d'après les experts, elle fonctionne souvent. Vous aurez besoin de :

1. Placez le bloc d'alimentation au congélateur pendant 30 à 40 minutes.
2. Après l'avoir retiré, chargez-le immédiatement pendant quelques minutes.
3. laisser ensuite s'équilibrer à température ambiante.
4. et ne poursuivez la charge qu'ensuite.

Le contrôleur cesse fréquemment de bloquer le fonctionnement de l'élément.

La deuxième méthode mérite d'être essayée si les procédures standard de charge et de congélation ne donnent pas de résultats. Cette méthode consiste à déconnecter la carte de protection en suivant les étapes suivantes :

1. Utilisez un testeur pour mesurer la tension de la batterie (si la lecture est nulle, vous pouvez continuer).
2. Débranchez soigneusement la carte de protection
3. Mesurez à nouveau la tension (elle devrait augmenter jusqu'à un maximum de 2,5 V).
4. Connectez-le à un chargeur (à courant réglable) et réglez le courant à 100 mA et la tension à 4,2 V pendant 10 à 15 minutes.
5. Surveillez la tension (elle ne doit pas dépasser 3,2 V). Si la résistance chauffe, arrêtez immédiatement la charge.
6. Une fois les valeurs de courant et de tension requises atteintes, remettez la carte à sa place d'origine et chargez-la en mode normal.

Combien de temps faut-il pour charger des batteries au lithium ?

Les chargeurs avec indicateur de niveau de charge sont aujourd'hui largement utilisés, mais si vous n'en possédez pas, vous pouvez calculer le temps nécessaire à l'aide de la formule suivante :

T (temps) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), où 1,4 est le coefficient de transfert de chaleur.

Comment vérifier l'alimentation électrique ?

Le moyen le plus simple et le plus rapide de vérifier la charge d'une source d'alimentation est d'utiliser un multimètre.

Il existe deux façons de vérifier :

1. Test à vide. Une valeur de 1,35 V ou plus indique que l'élément est pleinement fonctionnel.
2. Les tests de charge permettent une élimination plus précise des entraînements à basse tension. Cela nécessite d'effectuer la mesure pendant que la batterie est en fonctionnement.

Comment remplacer la batterie ?

Le remplacement des piles jetables usées représente une dépense importante. C'est pourquoi beaucoup envisagent l'achat de piles rechargeables. Les piles au lithium sont sans conteste les plus adaptées à cet usage.

Les recherches sur les moteurs de recherche internet sont particulièrement fréquentes pour trouver des modèles de tournevis compatibles avec des batteries au lithium. Il suffit de trouver les modèles adaptés. tournevisanalogues au lithium de même taille et de même tension.

Combien coûte une batterie au lithium ?

Les piles boutons au lithium figurent parmi les piles les moins chères. Communément appelées piles bouton au lithium, elles servent à alimenter montres, balances, processeurs et autres appareils à faible consommation. Leur prix commence à 10 roubles et dépend uniquement de la demande des fabricants et des distributeurs.

Il est difficile de déterminer une limite supérieure compte tenu de la grande variété des solutions. Cependant, il est clair que, comme pour toutes les innovations technologiques, les coûts diminuent grâce à l'amélioration de l'efficacité de la production et à l'augmentation du nombre de fabricants.

Production de batteries

Les batteries au lithium haute capacité sont utilisées dans la production de véhicules électriques. Face à la popularité croissante de ces véhicules, l'ouverture de nombreuses usines de fabrication de ces batteries est prévue. Selon plusieurs cabinets de conseil, une vingtaine de ces grandes usines seront bientôt opérationnelles. Certaines le sont déjà, tandis que les autres devraient être mises en service d'ici 2021.

Informations complémentaires sur les batteries au lithium

Ces batteries sont les plus performantes et supportent des charges importantes. Les utilisateurs soulignent plusieurs avantages : capacité énergétique accrue, tension stable et grande capacité. Comme les autres batteries, les batteries au lithium sont composées d’une anode, d’une cathode, d’un séparateur et d’une membrane. Ces deux derniers éléments constituent le diélectrique. Cette source d’énergie utilise une imprégnation spéciale pour la membrane.

La principale différence entre les batteries lithium-ion et les piles alcalines réside dans leur longue durée de vie. Celle-ci est obtenue grâce à une technologie spécifique qui élimine la dépendance des batteries lithium-ion au courant de charge. Les batteries alcalines, quant à elles, ne présentent pas cette dépendance. Elles peuvent ainsi être stockées jusqu'à 12 ans. Malgré la complexité du processus de fabrication, les fabricants maîtrisent désormais la production de différents types de batteries au lithium. Ces batteries résistent facilement aux variations de température et peuvent fonctionner longtemps sous charge continue.

Électrolyte utilisé dans les batteries au lithium

1. chlorure de thionyle.
2. dioxyde de manganèse ;
3. composés polyfluorocarbonés ;
4. dioxyde de soufre ;
5. iode;
6. oxyde de cuivre;
7. disulfure de fer;

La tension nominale d'une telle batterie est de 3,7 volts. Le lithium permet de fabriquer des cellules légères et très fines. Il s'agit essentiellement d'un métal mou et ductile.

La fabrication de ces sources d'énergie a débuté au début des années 1970. Les premiers essais avec ces batteries se sont soldés par des échecs et des explosions. Cependant, tous les défauts ont été corrigés par la suite. Malgré cela, les batteries au lithium doivent être utilisées conformément aux instructions d'utilisation.

Pour créer une source d'énergie sûre à partir du lithium, il a fallu l'associer à des électrolytes organiques solides. On obtient ainsi une cellule de batterie plus puissante et plus compacte. Deux piles au lithium de 3 volts peuvent facilement remplacer des piles alcalines de 4 à 5 volts.

Protection

Pour garantir un fonctionnement stable et fiable des batteries au lithium, un circuit de protection spécifique a été intégré à leur conception. Ce circuit protège contre les éléments suivants :

1. Chauffage intense.
2. Recharger.
3. Courts circuits.
4. Décharge excessive.

Il est soudé aux bornes. Il intègre un contrôleur qui surveille la charge de la batterie. Si la tension de la batterie dépasse 4,25 V, il la déconnecte du chargeur.

Comment charger les batteries au lithium ?

En principe, les batteries ne peuvent pas être rechargées, surtout si elles portent la mention « ne pas recharger ». Si votre téléphone est équipé d'une batterie rechargeable, la recharge suit ce schéma.

La charge s'effectue en 2 étapes.

1. Batterie à courant continu avec un coefficient de capacité de 0,2 à 0,5 C. La lettre « C » indique la capacité. La batterie étant équipée d'un circuit de protection intégré, sa tension à vide ne doit pas dépasser 7 volts. Lorsque la tension atteint 4,2 V, la batterie est chargée à 80 %.
2. La recharge s'effectue à tension constante. L'intensité du courant diminue progressivement. Le chargeur maintient une tension de 4,1 à 4,2 V et régule le courant, qui diminue lui aussi graduellement. Lorsque ce dernier atteint 0,05 à 0,01 C, la charge est terminée. La batterie est alors rechargée à 100 %.

Il est conseillé d'utiliser un chargeur dont la tension nominale est adaptée.

Les batteries au lithium supportent mal la surcharge, il faut donc les débrancher à temps.

Où sont utilisées les batteries au lithium ?

Les applications de ces sources d'alimentation sont diverses. Par exemple, elles peuvent être intégrées à des réveils, des télécommandes et des balances électroniques. Elles sont toutefois particulièrement utiles dans les appareils à forte consommation d'énergie, tels que les appareils photo, les flashs, les jouets, le matériel médical, le matériel militaire et le matériel informatique.

Avantages et inconvénients des batteries au lithium

Leur principal avantage est qu'ils peuvent avoir une grande capacité dans un format compact.

Liste des avantages

1. Facile d'entretien.
2. La stabilité des paramètres est assurée grâce à différentes données de courant de décharge.
3. Résistant aux variations de température dues au manque d'eau.
4. Tension constante.
5. Léger.
6. Capacité énergétique et densité énergétique élevées.
7. Sa capacité ne dépend pas du courant de charge, ce qui la rend adaptée aux appareils de forte puissance.
8. Longue durée de conservation.

Le principal inconvénient de ce type de dispositif de stockage d'énergie est son coût. Cependant, il ne nécessitera pas de remplacement avant longtemps.

Types et tailles de batteries au lithium

Les options suivantes sont disponibles en promotion :

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Elles diffèrent les unes des autres par leur forme et peuvent être cylindriques, carrées ou en forme de disque.

Classification des États-Unis d'Amérique

• FR6 (AA).CR. Cellules plates en comprimés.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Lithium PP3). Pile de 9 volts couronne.
• CR2 et CR123. Fabriqués sous forme de canons ronds.

Certaines caractéristiques sont indiquées sur le boîtier de l'appareil. Il peut s'agir, par exemple, de la tension, de la capacité, de la classe et de l'année de fabrication.

La différence entre les piles au lithium et les piles salines et alcalines

• Les piles alcalines ont une durée de vie de 3 à 5 ans. Parmi les trois types de piles alcalines, ce sont les plus performantes. Elles ont fait leurs preuves dans les télécommandes, les jouets, les lampes de poche, les radios et autres appareils à faible consommation.
• Les piles au lithium ont une durée de vie supérieure à celle des piles salines et alcalines. Elles sont idéales pour les appareils photographiques et les dispositifs médicaux.
• Les piles au sel sont les moins chères, mais aussi les moins performantes. Elles se conservent environ trois ans. Elles sont idéales pour les télécommandes, les lampes de poche, les jouets, les calculatrices, les minuteurs et les balances.

En résumé, les batteries mentionnées ci-dessus diffèrent les unes des autres en termes de durée de vie et de capacité.

Règles de sécurité

• Ne soudez pas le fil aux contacts.
• Les batteries au lithium sont transportées dans un conteneur/étui spécial.
• Il n'est pas nécessaire de le laisser au soleil.
• Ne placez pas la batterie dans une poche contenant des objets métalliques.

dispositif de batterie au lithium

Il existe deux options de conception :

1. Spirale.
2. Bobine.

Les piles spirales possèdent une grande surface de lithium. Elles fournissent jusqu'à 4 A en courant pulsé et jusqu'à 0,1 à 1,8 A en courant continu. Ces piles perdent 10 % de leur capacité initiale par an. On trouve dans le commerce des piles prismatiques, boutons ou similaires.

Principaux fabricants :

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. VEILLE,

Les alimentations à bobine peuvent durer jusqu'à 20 ans et sont utilisées dans des appareils dont la consommation de courant ne dépasse pas 150 mA.