[Guide complète] Combien de temps durent les batteries au lithium?
Table des matières
Partie 1. Que sont les batteries lithium-ion ?
Partie 2. Quelle est la durée de vie des batteries lithium-ion ?
Partie 3. Facteurs influençant la durée de vie des batteries lithium-ion
Partie 5. Questions fréquemment posées sur les batteries Li-ion
Partie 6. Vaut-il la peine d’investir dans des batteries lithium-ion ?
Partie 1. Que sont les batteries lithium-ion ?
Batteries lithium-ion, y compris Batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4)Rechargeables, elles utilisent le lithium-ion comme principal composant de leur électrolyte. Les batteries LiFePO4 offrent plusieurs avantages par rapport aux autres types de batteries, tels qu'une durée de vie prolongée, un rendement et une densité énergétique supérieurs, des besoins de maintenance réduits, une sécurité accrue et un respect de l'environnement. Ces propriétés les rendent idéales pour les systèmes d'alimentation hors réseau, les applications haute puissance et les solutions de mobilité.
Les batteries Li-ion sont souvent utilisées comme batteries de démarrage dans les véhicules en raison de leur densité énergétique élevée et de leur faible poids. Elles sont particulièrement adaptées à cette application car elles peuvent fournir une impulsion brève et intense pour démarrer le moteur. Les batteries Li-ion utilisées comme batteries de démarrage ont généralement une capacité plus faible et ne doivent pas être déchargées excessivement pour éviter tout dommage.
Les batteries LiFePO4, quant à elles, sont d'excellentes batteries à décharge profonde. Elles supportent des décharges profondes fréquentes, ce qui les rend idéales pour le stockage des énergies renouvelables et autres applications à décharge profonde. Avec une durée de vie supérieure à celle des batteries Li-ion, les batteries LiFePO4 peuvent offrir des applications hautes performances sur de plus longues périodes. Pour en savoir plus sur les différences entre ces deux types de batteries, rendez-vous sur Batterie marine à décharge profonde et de démarrage.
Partie 2. Quelle est la durée de vie des batteries lithium-ion ?
Une batterie lithium-ion standard dure en moyenne deux à trois ans, selon l'utilisation. Cependant, avec un entretien approprié et le respect des instructions du fabricant, cette durée de vie peut être prolongée jusqu'à cinq ans. Les batteries lithium-ion sont sensibles à la température, et des températures élevées peuvent réduire considérablement leur durée de vie. Il est donc important de stocker votre batterie lithium-ion dans un endroit frais et sec pour éviter toute exposition à la chaleur et prolonger sa durée de vie.
Les batteries LiFePO4 sont un type de batterie lithium-ion plus avancé et durable, de plus en plus populaire dans l'industrie. Leur durée de vie est supérieure à celle des batteries Li-ion classiques et peut atteindre 10 ans, voire plus.De plus, les batteries LiFePO4 sont extrêmement stables et sûres, offrant une solution plus fiable et durable pour les applications d’alimentation et de mobilité hors réseau.
L'un des principaux avantages des batteries LiFePO4 réside dans leur capacité à supporter davantage de cycles de charge et de décharge. Alors que les batteries Li-ion classiques peuvent supporter jusqu'à 500 à 1 000 cycles, les batteries LiFePO4 peuvent en supporter jusqu'à 2 000, ce qui en fait une solution plus durable et plus économique à long terme. La batterie LiFePO4 de Reine du pouvoir Elles supportent entre 4 000 et 15 000 cycles et ont une durée de vie de plus de 10 ans, ce qui en fait une alternative idéale aux batteries plomb-acide. De plus, les batteries LiFePO4 sont beaucoup plus sûres que les batteries Li-ion classiques, car leur composition chimique les rend moins sujettes à la surchauffe et aux explosions.
Power Queen propose des batteries LiFePO4 de haute qualité, conçues pour une durée de vie prolongée, un rendement accru et une durabilité accrue. Nous proposons une gamme de tailles et de capacités de batteries adaptées à diverses applications d'énergie et de mobilité hors réseau. Power Queen est fier de la qualité et de la durabilité de ses batteries, rigoureusement testées pour garantir la satisfaction de ses clients.
Partie 3. Facteurs influençant la durée de vie des batteries lithium-ion
Selon l'étude Une étude sur les facteurs influençant la dégradation des batteries lithium-ionVoici les facteurs qui peuvent affecter la durée de vie des batteries lithium-ion.
3.1 Pendant le stockage
1) Température
La principale cause de perte de capacité de la batterie pendant le stockage est la température, des températures plus élevées entraînant une décomposition thermique des électrodes et de l'électrolyte.
La décomposition de l'électrolyte augmente l'épaisseur du film d'interface électrolyte solide (SEI) sur l'anode, consommant ainsi des ions lithium, augmentant la résistance interne et diminuant la capacité de la batterie. Cette décomposition libère également des gaz qui augmentent la pression interne et présentent un risque pour la sécurité. Comme le montre le tableau 3.1, les batteries lithium-ion stockées au même état de charge (40 %) perdent différents pourcentages de leur capacité au cours d'une année à différentes températures.
Le degré de dégradation augmente avec la température, et les températures extrêmes accélèrent considérablement la perte de capacité. Par exemple, une augmentation de 25 °C de la température de 0 °C à 25 °C n'entraîne qu'une perte de capacité de 2 %, tandis qu'une augmentation de 20 °C de 40 °C à 60 °C entraîne une perte de capacité de 10 %.
Tableau 3.1
Les températures supérieures à 30 °C sont considérées comme stressantes pour les batteries lithium-ion et peuvent réduire considérablement leur durée de vie. Pour prolonger leur durée de vie, il est conseillé de les stocker à des températures comprises entre 5 °C et 20 °C.
2) État de charge (SOC)
Dans les batteries lithium-ion, la tension à vide (VV) augmente avec l'état de charge (SOC), comme illustré à la figure 3.2. Pendant le stockage, un SOC élevé entraîne une VV plus élevée. Cependant, une VV élevée peut entraîner une croissance de l'interface électrolyte solide (SEI) et déclencher l'oxydation de l'électrolyte dans les batteries lithium-ion, entraînant une perte de capacité et une augmentation de la résistance interne (RI).
Figure 3.2
Figure 3.La figure 3 illustre les différents taux de dégradation des batteries Li-ion à différentes valeurs d'état de charge (SOC) sur une période de stockage de dix ans. La capacité restante des batteries Li-ion diminue plus rapidement avec l'augmentation de l'état de charge (SOC).
Figure 3.3
Pour minimiser la dégradation et prolonger la durée de vie des batteries, il est conseillé de maintenir un état de charge modéré pour les batteries Li-ion. Il est recommandé de les charger ou de les décharger à environ 50 % de leur état de charge avant de les stocker.
3.2 Pendant le fonctionnement du cycle
1) Température
Bien que des températures élevées pendant le fonctionnement de la batterie puissent améliorer temporairement ses performances, des cycles prolongés à haute température réduisent sa durée de vie. Par exemple, une batterie fonctionnant à 30 °C aura une durée de vie réduite de 20 %, tandis qu'à 45 °C, elle durera deux fois moins longtemps qu'à 20 °C.
Les fabricants spécifient une température de fonctionnement nominale de 27 °C pour optimiser la durée de vie de la batterie. À l'inverse, des températures extrêmement basses augmentent la résistance interne et réduisent la capacité de décharge. Une batterie offrant 100 % de sa capacité à 27 °C n'en aura que 50 % à -18 °C.
La capacité de décharge des cellules lithium-polymère varie avec la température. Les capacités sont plus faibles à basse température (0 °C, -10 °C, -20 °C) qu'à haute température (25 °C, 40 °C, 60 °C). La charge des batteries lithium-ion à basse température (inférieure à 15 °C) peut entraîner un dépôt de lithium dû à l'incorporation lente des ions lithium, ce qui accélère la dégradation de la batterie en augmentant la résistance interne et en réduisant encore la capacité de décharge.
Figure 3.4
Pour maximiser la durée de vie et les performances des batteries Li-ion, il est recommandé de les utiliser à des températures modérées. Une température de 20 °C ou légèrement inférieure est optimale pour une durée de vie maximale. Cependant, les fabricants recommandent une température légèrement supérieure, de 27 °C, pour une autonomie maximale.
2) Profondeur de décharge (DOD)
La profondeur de décharge (DOD) a un impact significatif sur la durée de vie des batteries Li-ion. Les décharges profondes créent une pression à l'intérieur des cellules et endommagent les électrodes négatives, accélérant ainsi la perte de capacité et augmentant le risque de dommages aux cellules. Comme le montre la figure 3.5, une profondeur de décharge importante réduit la durée de vie de la batterie.
Figure 3.5
Les profondeurs de décharge supérieures à 50 % sont appelées décharges profondes. Lorsque la tension d'une batterie lithium-ion chute de 4,2 V à 3,0 V, environ 95 % de son énergie est consommée, ce qui réduit considérablement sa durée de vie en cas de cyclage continu. Pour éviter toute perte de capacité, il est recommandé d'éviter les décharges profondes lors du remplacement de la batterie. Les décharges partielles et les recharges des batteries lithium-ion contribuent à prolonger leur durée de vie.
Les fabricants classent généralement une batterie selon la formule 80 % DOD, ce qui signifie que seulement 80 % de l'énergie d'entrée est utilisée pendant l'utilisation, les 20 % restants étant réservés à la prolongation de la durée de vie de la batterie. Si une valeur DOD inférieure peut prolonger la durée de vie de la batterie, une valeur DOD trop basse peut entraîner une autonomie insuffisante et empêcher l'exécution de certaines tâches.Pour les batteries lithium-ion, une valeur DOD d'environ 50 % est recommandée pour obtenir une durée de vie maximale et une durée de fonctionnement optimale.
3) Tension de charge
Les batteries Li-ion peuvent atteindre une capacité élevée et une autonomie prolongée grâce à des tensions de charge élevées. Cependant, il est déconseillé de les charger complètement, car cela peut entraîner un dépôt de lithium, entraînant une perte de capacité et potentiellement endommager la batterie, augmentant ainsi le risque d'incendie ou d'explosion.
Figure 3.6
La figure 3.6 illustre la réduction de capacité à des tensions de charge élevées (&> 4,2 V/élément) et montre que des tensions plus élevées entraînent une perte de capacité plus rapide et une durée de vie plus courte de la batterie. La tension de charge recommandée pour une capacité et une sécurité optimales est de 4,2 V. Une réduction de 70 mV de la tension de charge peut réduire la capacité totale d'environ 10 %.
Le tableau 3.2 montre que la durée de vie du cycle est la plus longue à une tension de charge de 3,90 V (2 400 à 4 000 cycles) et diminue de moitié à chaque augmentation de 0,10 V de la tension de charge dans la plage de 3,90 V à 4,30 V.
Tableau 3.2
Pour éviter une dégradation significative de la batterie, il est conseillé de charger les batteries Li-ion à une tension inférieure à 4,10 V. Si une tension de charge inférieure prolonge la durée de vie de la batterie, elle réduit également son autonomie. De plus, il est conseillé d'éviter une décharge inférieure à 2,5 V/élément, et une tension de charge de 3,92 V est optimale pour une durée de vie optimale. C'est pourquoi Power Queen déconseille cette tension. charger une batterie Lifepo4 avec un chargeur plomb-acide, car sa tension est insuffisante pour une charge correcte. Vous trouverez ci-dessous le format de tension de charge recommandée pour différents systèmes de batteries à décharge profonde.
La tension de charge recommandée dépend du type de batterie à décharge profonde. Pour les appareils électroniques tels que les ordinateurs portables et les téléphones portables, un seuil de tension plus élevé est utilisé pour maximiser la durée de vie de la batterie. En revanche, pour les grands systèmes de stockage d'énergie tels que les satellites ou les véhicules électriques, un seuil de tension plus bas est utilisé pour prolonger la durée de vie de la batterie. Quelle que soit l'application, la surcharge des batteries lithium-ion peut réduire considérablement leur durée de vie et présenter des risques de sécurité tels qu'un incendie ou une explosion ; elle nécessite donc une gestion prudente.
4) Courant de charge/taux C
Les batteries lithium-ion subissent plusieurs effets indésirables à des taux C élevés, notamment une résistance interne accrue, une perte d'énergie disponible, des problèmes de sécurité et une perte de capacité irréversible.
Une conséquence importante des taux de charge élevés est le dépôt de lithium. Lorsqu'une batterie Li-ion est chargée à fort courant, les ions lithium migrent rapidement, entraînant une accumulation de lithium à la surface de l'anode et la formation de lithium métallique. Ce processus est encore exacerbé lorsque les batteries sont chargées rapidement à basse température ou à des états de charge élevés.
Le lithium déposé peut former des structures dendritiques sous l'effet de la gravité, augmentant ainsi le taux d'autodécharge de la batterie. Dans les cas les plus graves, cela peut entraîner des courts-circuits et des incendies. De plus, des courants de charge et de décharge élevés contribuent à une perte d'énergie accrue due à la résistance interne, qui convertit l'énergie en chaleur. Si le taux C dépasse la valeur recommandée, l'augmentation de température peut solliciter la batterie, l'endommager et accélérer la perte de capacité.
5) Fréquence du cycle
Le cyclage fréquent des batteries lithium-ion, en particulier lorsqu'il est effectué quatre fois ou plus par jour, peut entraîner des contraintes mécaniques et favoriser la croissance de la couche d'interphase électrolyte solide (SEI).
Lors du cyclage, les batteries lithium-ion perdent les sites lithium positifs et négatifs des électrodes, ce qui réduit leur capacité. L'accumulation de la couche SEI augmente la résistance interne de la batterie et réduit la conductivité électronique et la capacité de charge.
L'épaississement de la couche SEI, la réduction des sites de réaction du lithium et d'autres modifications chimiques dans les batteries Li-ion entraînent une perte de capacité et, à terme, une défaillance de la batterie. Bien qu'aucune recherche spécifique ne traite directement de ce problème, on pense qu'une fréquence de cyclage élevée accélère la dégradation de la batterie en raison des températures élevées générées par une utilisation fréquente.
Le cyclage continu des batteries lithium-ion sans temps de refroidissement suffisant peut provoquer un stress chimique, conduisant à la décomposition des électrolytes et des électrodes.
Partie 4. Méthodes de prolongation de la durée de vie des batteries Li-ion
Pour prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion, vous devez suivre les directives suivantes :
Conservez la batterie à une température modérée : des températures élevées peuvent réduire sa durée de vie. Il est recommandé de stocker ou d'utiliser les batteries lithium-ion à une température comprise entre 5 °C et 20 °C.
Décharge et recharge partielles : La décharge et la recharge partielles des batteries lithium-ion peuvent prolonger leur durée de vie. Évitez les décharges profondes supérieures à 50 % de profondeur de décharge pour prolonger la durée de vie de la batterie.
Maintenir des valeurs d'état de charge modérées : des valeurs d'état de charge extrêmes peuvent entraîner une perte de capacité et réduire la durée de vie de la batterie. Maintenir les batteries lithium-ion à un niveau d'état de charge modéré minimise leur dégradation et prolonge leur durée de vie.
Évitez l'exposition à la chaleur : les températures élevées pendant l'utilisation ou le stockage peuvent augmenter l'épaisseur du SEI et déclencher l'oxydation de l'électrolyte, entraînant une perte de capacité et une durée de vie réduite.
Stocker correctement les pileslorsqu'elles ne sont pas utilisées : stockez les batteries lithium-ion à un SOC d'environ 50 % et protégez-les des températures extrêmes et de l'humidité lorsqu'elles ne sont pas utilisées.
Évitez les charges et décharges rapides : les charges et décharges rapides génèrent une chaleur excessive, ce qui peut endommager les composants internes de la batterie au fil du temps et raccourcir la durée de vie globale de la batterie.
Utilisez des chargeurs OEM (Original Equipment Manufacturer) : l'utilisation de chargeurs OEM spécialement conçus pour les batteries Li-ion garantit qu'elles reçoivent la tension et le courant corrects, prévenant ainsi les dommages et prolongeant leur durée de vie. Power Queen propose des offres adaptées. Chargeurs de batterie LiFePO4 pour charger les batteries au lithium LiFePO4.
Partie 5. Questions fréquemment posées sur les batteries Li-ion
1. Combien de temps durent les batteries au lithium dans les voitures ?
La durée de vie des batteries au lithium des voitures dépend de plusieurs facteurs, notamment leur qualité, leurs habitudes d'utilisation et les conditions environnementales. En général, une batterie au lithium bien entretenue peut durer entre 8 et 10 ans, voire plus.
Cependant, l'autonomie de la batterie peut varier considérablement selon l'utilisation du véhicule, les habitudes de charge, la température ambiante et le style de conduite. Pour garantir une durée de vie et des performances optimales, il est important de suivre les recommandations du fabricant concernant l'entretien et la charge de la batterie.
2. Combien de temps durent les batteries au lithium dans un camping-car ?
Un bien entretenu Batterie au lithium dans un camping-carl Leur durée de vie est généralement comprise entre 5 et 7 ans, voire plus. Les batteries lithium Power Queen, avec une durée de vie allant jusqu'à 4 000 à 15 000 cycles, peuvent durer plus de 10 ans.
3. Combien de temps une batterie au lithium peut-elle durer sans être rechargée ?
La durée de vie d'une batterie lithium-ion sans recharge dépend de plusieurs facteurs, notamment sa capacité, l'appareil qui l'intègre et sa consommation électrique. En moyenne, la plupart des batteries lithium-ion ont une durée de vie de 2 à 10 ans sans recharge, selon les conditions de stockage. Cependant, cette durée peut varier en fonction de la température, des habitudes d'utilisation et des conditions de stockage. Un stockage approprié et le maintien de l'état de charge recommandé (SOC) sont essentiels pour maximiser la durée de vie. Même non utilisées, les batteries lithium-ion peuvent se décharger avec le temps et nécessiter une recharge avant utilisation.
4. Une batterie LiFePO4 est-elle plus sûre qu’une batterie lithium-ion ?
Oui, les batteries lithium-fer-phosphate (LiFePO4 ou LFP) sont considérées comme plus sûres que les batteries lithium-ion (Li-ion) classiques. Cela est dû à leur composition chimique plus stable, qui les rend moins sujettes à la surchauffe, à l'emballement thermique et à d'autres problèmes de sécurité.
Les batteries LiFePO4 présentent un risque d'emballement thermique moindre grâce à leur résistance interne plus faible, ce qui signifie qu'elles génèrent moins de chaleur et réduisent ainsi le risque d'endommagement ou d'explosion des cellules. Elles offrent également une meilleure stabilité thermique et peuvent supporter des températures élevées sans perte de capacité, ce qui les rend idéales pour les applications nécessitant une source d'alimentation continue et fiable.
Partie 6. Ça vaut le coup lui-même le investissement dans Batteries lithium-ion ?
Par rapport aux batteries plomb-acide obsolètes Les batteries lithium-ion constituent incontestablement le meilleur choix. Elles sont plus légères, offrent une plus grande capacité de stockage d'énergie et un taux d'autodécharge plus faible. Elles nécessitent également moins d'entretien et ont une durée de vie plus longue. Bien qu'elles puissent être plus chères au départ, les économies globales sont substantielles. C'est pourquoi nous considérons les batteries lithium-ion comme un investissement judicieux. Elles offrent un moyen fiable et simple de stocker de grandes quantités d'énergie, ce qui peut s'avérer particulièrement utile en cas de besoin urgent.
