Salut! En tant que fournisseur de cellules de batterie NCM, j’ai pu constater par moi-même à quel point le vieillissement peut avoir un réel impact sur ces petites centrales. Dans ce blog, je vais expliquer ce qui arrive aux cellules de batterie NCM à mesure qu'elles vieillissent et pourquoi cela est important pour vous.
Que sont les cellules de batterie NCM ?
Tout d’abord, expliquons rapidement ce que sont les cellules de batterie NCM. NCM signifie Nickel-Cobalt-Manganèse. Ces cellules de batterie sont très populaires car elles offrent un excellent équilibre entre densité énergétique, puissance de sortie et coût. Ils sont utilisés dans toutes sortes de choses, des véhicules électriques (VE) aux appareils électroniques portables.
Les bases du vieillissement de la batterie
Toutes les batteries vieillissent avec le temps et les cellules de batterie NCM ne font pas exception. Le vieillissement est fondamentalement un processus naturel qui entraîne une diminution des performances d'une batterie. Deux facteurs principaux contribuent au vieillissement de la batterie : le vieillissement calendaire et le vieillissement cyclique.
Le vieillissement du calendrier se produit même lorsque la batterie reste là, sans être utilisée. Cela est principalement dû à des réactions chimiques à l’intérieur de la batterie qui se produisent au fil du temps, quelle que soit la fréquence de charge ou de décharge de la batterie.
Le vieillissement cyclique, quant à lui, est lié au nombre de cycles de charge et de décharge qu’une batterie subit. Chaque fois que vous chargez puis déchargez une batterie, celle-ci subit une certaine usure. Plus une batterie subit de cycles, plus elle vieillit.
Impact du vieillissement sur les cellules de batterie NCM
Perte de capacité
L’un des effets les plus visibles du vieillissement sur les cellules de batterie NCM est la perte de capacité. La capacité correspond essentiellement à la quantité d’énergie qu’une batterie peut stocker. À mesure qu’une batterie vieillit, sa capacité diminue progressivement. Cela signifie qu’avec le temps, votre batterie ne pourra plus conserver autant de charge qu’elle le faisait lorsqu’elle était neuve.
Par exemple, si vous avez unBatterie au lithium-ion NCM 3,67 V 78 Ahlorsqu'il est neuf, il peut stocker 78 ampères-heures d'énergie. Mais après quelques années d’utilisation, cette capacité pourrait chuter à, disons, 70 Ah. Cela signifie que vous devrez recharger votre batterie plus souvent et qu'elle durera moins longtemps entre les charges.
Fondu de puissance
Un autre impact du vieillissement est la perte de puissance. La puissance correspond à la rapidité avec laquelle une batterie peut fournir de l’énergie. À mesure qu’une batterie vieillit, sa capacité à fournir de l’énergie diminue. Cela peut constituer un gros problème, en particulier dans les applications telles que les véhicules électriques, où vous avez besoin de beaucoup de puissance pour accélérer rapidement.
Lorsqu’une batterie perd de sa puissance, la charge peut prendre plus de temps et elle peut ne pas être en mesure de fournir autant d’énergie lorsque vous en avez besoin. Ainsi, si vous utilisez une batterie NCM dans un véhicule électrique, vous remarquerez peut-être que votre voiture n'accélère plus aussi vite qu'avant ou qu'elle met plus de temps à se recharger.
Augmentation de la résistance interne
Le vieillissement entraîne également une augmentation de la résistance interne d’une cellule de batterie NCM. La résistance interne est comme une sorte de « friction » à l’intérieur de la batterie qui résiste au flux d’électricité. Lorsque la résistance interne augmente, cela signifie que davantage d’énergie est gaspillée sous forme de chaleur lorsque la batterie est chargée ou déchargée.
Cela réduit non seulement l’efficacité de la batterie, mais génère également davantage de chaleur, ce qui peut encore accélérer le processus de vieillissement. C'est donc un peu un cercle vicieux. À mesure que la batterie vieillit, la résistance interne augmente, ce qui provoque davantage de chaleur, ce qui fait vieillir la batterie encore plus rapidement.
Problèmes de sécurité
À mesure que les cellules de batterie NCM vieillissent, des problèmes de sécurité peuvent également survenir. Au fil du temps, la composition chimique de la batterie peut changer, ce qui peut la rendre plus sujette à des phénomènes tels que l'emballement thermique. L'emballement thermique est une situation dans laquelle la batterie surchauffe et peut potentiellement prendre feu ou exploser.
Même si les cellules de batterie NCM modernes sont conçues avec de nombreux dispositifs de sécurité pour éviter que cela ne se produise, le vieillissement peut encore augmenter le risque. C'est pourquoi il est important de surveiller régulièrement l'état de vos batteries et de les remplacer lorsqu'elles commencent à montrer des signes de vieillissement important.
Facteurs qui affectent le taux de vieillissement
La vitesse à laquelle une cellule de batterie NCM vieillit peut varier en fonction de plusieurs facteurs différents. En voici quelques-uns des principaux :
Température
La température a un impact énorme sur le vieillissement de la batterie. Les batteries ont tendance à vieillir plus rapidement lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées. En effet, les températures élevées accélèrent les réactions chimiques à l’intérieur de la batterie qui provoquent son vieillissement.
D’un autre côté, des températures très basses peuvent également être néfastes pour les batteries. À basse température, les performances de la batterie peuvent être considérablement réduites et elle peut ne pas être en mesure de fournir autant de puissance. Il est donc important de conserver vos batteries à une température modérée pour prolonger leur durée de vie.
État de charge (SOC)
L’état de charge d’une batterie affecte également son taux de vieillissement. Les batteries ont tendance à vieillir plus rapidement lorsqu'elles sont maintenues à un état de charge élevé pendant de longues périodes. Ainsi, si vous n’utilisez pas votre batterie pendant un certain temps, il est préférable de la stocker dans un état de charge inférieur.
Par exemple, au lieu de garder votre batterie complètement chargée lorsque vous ne l'utilisez pas, il est préférable de la charger à environ 50-60 % puis de la stocker. Cela peut ralentir considérablement le processus de vieillissement.
Tarifs de charge et de décharge
La vitesse à laquelle vous chargez et déchargez votre batterie peut également affecter son taux de vieillissement. Charger ou décharger une batterie trop rapidement peut entraîner davantage de contraintes sur la batterie et accélérer le processus de vieillissement.
Il est donc généralement préférable de charger et décharger votre batterie à un rythme modéré. Par exemple, si vous utilisez unBatterie au lithium-ion NCM 3,7 V 147 Ahdans un véhicule électrique, il est préférable d'utiliser un chargeur lent ou modéré plutôt qu'un chargeur rapide dans la mesure du possible.
Comment atténuer l'impact du vieillissement
Bien que vous ne puissiez pas empêcher complètement le vieillissement d'une batterie, vous pouvez prendre certaines mesures pour ralentir le processus de vieillissement et prolonger la durée de vie des cellules de votre batterie NCM.
Gestion de la température
Comme je l’ai mentionné plus tôt, la température a un impact important sur le vieillissement de la batterie. L’une des choses les plus importantes que vous puissiez faire est donc de gérer la température de vos batteries. Cela peut impliquer l'utilisation d'un système de refroidissement pour garder les batteries au frais pendant la charge et la décharge, ou leur stockage dans un endroit frais lorsqu'elles ne sont pas utilisées.
Charge et décharge appropriées
Il est également important de charger et décharger correctement vos batteries. Cela signifie suivre les recommandations du fabricant concernant les taux de charge et de décharge, et éviter de surcharger ou de décharger excessivement la batterie.
Par exemple, la plupart des cellules de batterie NCM sont conçues pour être chargées à une tension maximale d'environ 4,2 V par cellule. Charger la batterie au-dessus de cette tension peut provoquer des dommages et accélérer le processus de vieillissement.
Surveillance régulière
Surveiller régulièrement l’état de vos batteries est également crucial. Vous pouvez utiliser un système de gestion de batterie (BMS) pour surveiller des éléments tels que l'état de charge, l'état de santé et la température de vos batteries.
Le BMS peut vous alerter en cas de problème avec la batterie, comme une surchauffe ou une baisse importante de capacité. Cela vous permet d’agir avant que la batterie ne soit trop endommagée.
Conclusion
En conclusion, le vieillissement a un impact significatif sur les cellules des batteries NCM. Cela peut entraîner une perte de capacité, une perte de puissance, une augmentation de la résistance interne et même des problèmes de sécurité. Cependant, en comprenant les facteurs qui affectent le vieillissement des batteries et en prenant des mesures pour atténuer leur impact, vous pouvez prolonger la durée de vie de vos batteries et en tirer le meilleur parti.
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Références
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- Broussely, M., Biensan, P., Maugard, P. et Delacourt, C. (2004). Etude de la durée de vie calendaire des cellules Li-ion. Journal des sources d'énergie, 134(1), 113-120.
- Xia, G., Zheng, G. et Cui, Y. (2019). Progrès récents dans les batteries lithium-soufre à haute énergie. Chemical Reviews, 119(12), 7193-7237.