Maximiser les performances avec les batteries LiFePO4 : une comparaison avec les batteries au plomb

Le choix de la batterie adaptée est crucial pour de nombreuses applications, telles que les systèmes d'énergie solaire, les véhicules électriques et les applications marines. Les batteries LiFePO4 et les batteries au plomb-acide sont deux des types de batteries les plus répandus. Cet article examine les différences entre ces deux types de batteries et explique pourquoi les batteries LiFePO4 constituent la meilleure option.

Annonce : Toutes les données proviennent de Power Reine Laboratoire.

Exemple de produit :

LFP-50 : Batterie Power Queen 12,8 V 50 Ah LiFePO4 Batterie

LFP-100 : Batterie Power Queen 12,8 V 100 Ah Batterie LiFePO4

Résumé de la comparaison :

batterietaper	batterie au plomb-aciden		LiFePO4 Bbatteries
	VRLA-50AH	VRLA-100AH	12V 50Ah	12 V 100 Ah
Densité énergétique	faible	faible	3 juste plus haut comme batterie au plomb-acide	3 juste plus haut comme batterie au plomb-acide
résistance interne et auto-décharge	haut	haut	faible	faible
taux décharge	mauvais	mauvais	bien	bien
Tolérance à la température	mauvais	mauvais	bien	bien
vie	300	300	4000	4000

Densité énergétique – comparaison du poids, de la taille et de la capacité

Lors du choix d'une batterie, le poids et la taille sont des facteurs importants, notamment pour les applications où la mobilité est essentielle. Ce comparatif examine le poids, les dimensions, les spécifications des modèles et la densité énergétique des batteries VRLA et LFP.

Batterie par	Poids(kg)	Dimension(cm3)	Modèle	Densité énergétique (Ah/kg)
VRLA-50	15.15	23*13,8*21,1	12V 55Ah	3,63
VRLA-100	27.40	33*17,1*21,4	12 V 100 Ah	3,65
VRLA2-100	28.11	33*17,1*21,4	12 V 100 Ah	3,56
LFP-50	4,98	17*19*17	12V 50Ah	10.04
LFP-100	9,85	32*17*21	12 V 100 Ah	10,15

Dans ce comparatif, nous avons examiné cinq batteries différentes : VRLA-50AH, VRLA-100AH, VRLA2-100AH, LFP-50AH et LFP-100AH. Leur poids variait de 4,97 kg pour la LFP-50AH à 27,4 kg pour la VRLA-100AH. Leurs dimensions étaient également différentes, allant de 17 × 19 × 17 cm pour la LFP-50AH à 33 × 17 × 21,4 cm pour les VRLA-100AH ​​et VRLA2-100AH.

Les spécifications des différents modèles différaient également, avec des valeurs de tension et de capacité allant de 12 V 50 Ah pour la LFP-50 AH à 12 V 100 Ah pour les deux modèles, VRLA-100 AH et LFP-100 AH. Enfin, nous avons comparé la densité énergétique de chaque batterie (en Ah/kg), les batteries LFP présentant des densités énergétiques nettement supérieures à celles des batteries VRLA. En conclusion, lors du choix d'une batterie, il est important de prendre en compte à la fois le poids et la densité énergétique afin de s'assurer qu'elle convient à votre application spécifique.

Comparaison des capacités de débit

La capacité de décharge à taux de décharge correspond à l'intensité maximale qu'une batterie peut fournir sur une période donnée, généralement exprimée en ampères (A) ou en multiple de sa capacité (par exemple, C/10 ou C/20). Elle représente l'aptitude de la batterie à fournir de l'énergie à un taux donné : plus le taux est élevé, plus la décharge est rapide ; plus il est faible, plus la décharge est lente. La capacité de décharge à taux de décharge est une caractéristique de performance importante d'une batterie, notamment pour les applications exigeant une puissance élevée, comme les véhicules électriques ou les outils électroportatifs.

Comparées aux batteries LFP, les batteries LA présentent une stabilité de tension nettement inférieure lors des décharges à fort courant.

Chaque courbe du diagramme illustre l'effet d'une décharge à un taux de 0,2 C sur la stabilité de la tension, la tension de la batterie au plomb-acide chutant rapidement et la batterie LFP présentant une stabilité beaucoup plus grande.

Comparaison de la résistance interne et de l'autodécharge

La résistance interne est une propriété importante d'une batterie qui peut affecter ses performances. Lorsqu'une batterie est en fonctionnement, le passage du courant électrique génère de la chaleur en raison de sa résistance. Cette chaleur peut entraîner des pertes d'énergie et réduire l'efficacité globale de la batterie. Une résistance interne plus élevée signifie également qu'une plus grande puissance est nécessaire pour faire passer le même courant, ce qui peut provoquer une chute de tension et une réduction de la capacité de la batterie.

	VRLA-50	VRLA-100	VRLA2-100	LFP-50	LFP-100
résistance interne (mΩ)	7,95	5.23	4 553	1	1

On constate que les batteries au plomb présentent une résistance interne très élevée. Cette résistance élevée est due à leur conception et à leur composition chimique. Les plaques internes de la batterie sont en plomb, un métal dont la conductivité est relativement faible comparée à celle d'autres métaux comme le cuivre. De plus, l'électrolyte utilisé dans les batteries au plomb est une solution diluée d'acide sulfurique, qui présente une résistance relativement élevée comparée à d'autres types d'électrolytes. Ces facteurs contribuent à la résistance interne élevée des batteries au plomb, ce qui peut nuire à leurs performances et à leur rendement.

L'autodécharge est un autre facteur important qui influe sur les performances de la batterie. Même lorsqu'elle n'est pas utilisée, une batterie perd progressivement de sa charge en raison de réactions chimiques internes. Le taux d'autodécharge varie selon le type et l'âge de la batterie, ainsi que selon d'autres facteurs comme la température et les conditions de stockage. L'autodécharge peut poser problème pour les appareils peu utilisés, car la batterie risque de se décharger complètement avant de pouvoir être réutilisée. Elle peut également réduire la capacité globale de la batterie au fil du temps, ce qui affecte ses performances et sa durée de vie.

taper		jour 1	jour 6	jour 11	jour 16	jour 21	jour 26	jour 31
VRLA	50	13.20	13,18	13,16	13,15	13,15	13,14	13,15
	100	13.24	13.20	13,17	13,15	13.11	13.07	13.05
PQ	50	13.27	13.27	13.27	13.26	13.26	13,25	13,25
	100	13.20	13.20	13.20	13,19	13.20	13,19	13,19

D'après les données, les batteries LiFePO4 présentent une résistance interne et une autodécharge nettement inférieures à celles des batteries au plomb. Ces propriétés contribuent à leur capacité supérieure et à leur durée de vie plus longue.

Comparaison de la tolérance à la température

La tolérance thermique désigne la plage de températures dans laquelle une batterie peut fonctionner de manière sûre et efficace. Les batteries sont sensibles à la température ; les températures extrêmes, chaudes ou froides, peuvent affecter considérablement leurs performances et leur durée de vie.

Si une batterie est exposée à des températures hors de sa plage de fonctionnement spécifiée, cela peut entraîner des dommages irréparables à ses composants internes, une réduction de sa capacité et de sa durée de vie, voire des risques pour la sécurité tels que des fuites ou des explosions. En général, les températures élevées accélèrent les réactions chimiques au sein de la batterie, ce qui provoque une dégradation plus rapide et une baisse de ses performances, tandis que les basses températures ralentissent ces réactions, réduisant ainsi l'efficacité de la batterie et sa capacité.

Par conséquent, lors du choix et de l'utilisation de batteries, il est important de tenir compte de leur tolérance thermique et de veiller à ce qu'elles fonctionnent dans la plage de températures recommandée. Cela permet de prolonger leur durée de vie et de préserver leurs performances et leur sécurité.

Comparons maintenant ces deux types de batteries :

taper	VRLA-100Ah	VRLA-50Ah	LFP-100	LFP-50
Tension initiale	13.05	13,15	13,19	13,19
80°C 10 minutes	13,03	13,13	13,19	13,19
25°C10 minutes	13,03	13,14	13,19	13,20
80°C 10 minutes	13,01	13,11	13,19	13,20
25°C10 minutes	13,00	13,11	13,20	13,20
80°C 10 minutes	12,58	13,09	13,20	13,20
25°C10 minutes	12,57	13,10	13,20	13,20

La batterie LiFePO4 présente une meilleure tolérance à la température que les batteries au plomb-acide.

Test d'étanchéité

L'étanchéité signifie que la batterie est conçue pour résister aux dommages causés par le contact avec l'eau ou d'autres liquides. Une batterie étanche est moins sensible à la corrosion, aux courts-circuits et autres problèmes susceptibles de l'endommager en cas d'humidité. Toutefois, il est important de noter que les batteries étanches ne sont pas totalement à l'abri des dégâts d'eau et doivent être manipulées avec précaution en milieu humide.

Rincez la batterie à l'eau de chaque côté pendant 10 minutes, puis mesurez la tension avant et après.

Les batteries au plomb-acide présentent une faible stabilité de tension avant et après la charge.

Capacité de cycle à haute température

Un cycle à haute température consiste à exposer une batterie à des températures supérieures à sa plage de fonctionnement recommandée pendant une période prolongée. Cela peut accélérer la dégradation de la batterie, entraînant une réduction de sa capacité et de sa durée de vie. Cela peut également accroître les risques d'incidents tels que des fuites, des échauffements ou même un emballement thermique. Nous allons maintenant placer les batteries à 55 °C (131 °F) afin d'observer leur comportement.

Conclusion : La stabilité cyclique des batteries LA est bien inférieure à celle des batteries LFP.

La capacité est représentée par la courbe bleue et la santé par la courbe rouge.

Notre modèle d'estimation de batterie suggère qu'une batterie avec un état de santé (SOH) de 80 % peut durer jusqu'à 300 cycles en utilisation normale, tandis qu'une batterie LFP peut durer jusqu'à 4000 cycles.

Nous considérons qu'une batterie dont l'état de santé (SOH) est inférieur à 80 % est inacceptable selon nos normes.

Expérience impliquant le démontage pour observer la structure interne

batterie au plomb-acide

La batterie LA ne comporte pratiquement aucune protection à l'intérieur ; la valve d'air est simplement un manchon en caoutchouc facilement amovible, et il n'y a aucune protection entre les différentes cellules.

Le retrait du manchon en caoutchouc bleu expose directement la borne interne et l'électrolyte. Il n'y a aucune protection interne.

Batterie LFP

À l'intérieur de la batterie LFP se trouvent des dispositifs de protection structurelle tels que des plaques de protection et une ouate de mousse aux fonctions diverses, et la structure interne des cellules individuelles internes est protégée contre les courts-circuits.

Conclusion

En résumé, les batteries LiFePO4 constituent une excellente option pour alimenter les applications marines telles que les moteurs de pêche à la traîne, les véhicules électriques comme les camping-cars et les systèmes solaires. Elles offrent plusieurs avantages par rapport aux batteries au plomb, notamment un poids plus léger, une durée de vie plus longue, une charge plus rapide, de meilleures performances, une sécurité accrue et un fonctionnement sans entretien. Bien qu'elles puissent être plus chères à l'achat, leurs performances supérieures et leur durée de vie plus longue en font une option plus rentable sur le long terme. Si vous envisagez de remplacer la batterie de votre moteur de pêche à la traîne ou de votre camping-car, investir dans une batterie LiFePO4 pourrait s'avérer judicieux.