Notions de base

Fonctionnement d’une cellule lithium-ion

Chaque cellule possède deux électrodes : l’anode (le plus souvent en graphite) et la cathode (un oxyde métallique contenant du lithium). Entre les deux se trouve le séparateur, qui empêche un court-circuit ; l’électrolyte laisse passer les ions lithium.^[1]

• Charge : les ions migrent de la cathode vers l’anode et s’insèrent dans le graphite.
• Décharge : ils migrent en sens inverse, tandis que des électrons circulent dans le circuit extérieur – l’appareil fonctionne.

Les cellules lithium-ion n’ont pas d’effet mémoire et présentent une faible autodécharge.^[1]

Série et parallèle : ce que signifie « 10S4P »

S (série) additionne la tension, P (parallèle) additionne la capacité. L’énergie stockée résulte de tension × capacité.^[1]

Une batterie 10S4P comporte donc 10 groupes de cellules en série, de 4 cellules montées en parallèle chacun – soit 40 cellules au total. Calculer votre propre configuration

Pourquoi toutes les cellules sont toujours remplacées

Les cellules vieillissent différemment – même des cellules identiques dans les mêmes conditions. Lors d’un essai en laboratoire portant sur 48 cellules identiques, la dispersion du vieillissement dépassait 25 %.^[2]

Le BMS arrête la décharge dès que le groupe le plus faible atteint sa tension minimale.^[3]

Des cellules neuves et anciennes mélangées ne fonctionnent donc pas bien ensemble. C’est pourquoi, lors d’un remplacement des cellules, toutes les cellules sont remplacées.

Capacité et courant admissible

La capacité (Ah) indique la quantité de charge qu’une cellule peut stocker. Le courant continu admissible (A) est une autre grandeur ; il dépend du type de cellule ainsi que des conditions de température indiquées dans la fiche technique.^[4]

Plus d’Ah ne signifie pas automatiquement plus de puissance moteur. Les nouvelles cellules doivent correspondre au besoin en courant, à l’électronique existante et au chargeur.

Le système de gestion de batterie (BMS)

Toute batterie au lithium a besoin d’une électronique de protection. Elle maintient chaque cellule dans sa plage de sécurité – et c’est souvent la raison pour laquelle une batterie se coupe « soudainement ». Le BMS^[3][1]

• surveille la tension de chaque groupe de cellules,
• mesure la température et le courant,
• estime l’état de charge (SoC) et l’état de santé (SoH),
• équilibre les groupes de cellules (balancing)
• et coupe l’alimentation en cas de valeurs limites.