[Guide] Guide complet sur la durée de vie de la batterie LiFePO4

Batterie lithium-ion (Li Ion) devient de plus en plus populaire à mesure que le monde passe à une énergie propre et durable. Connues pour leur haute densité énergétique et leur longue durée de vie, ces batteries ont révolutionné l’industrie. Cependant, de nombreux utilisateurs se demandent souvent : « Combien de temps durent les batteries lithium-ion ? Dans cet article, nous explorons cette question et examinons comment Batterie LiFePO4 , un type avancé de batterie lithium-ion, fonctionne bien en termes de longévité.

Table des matières

• Partie 1. Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?
• Partie 2. Combien de temps durent les batteries lithium-ion ?
• Partie 3. Facteurs affectant la durée de vie de la batterie lithium-ion
• 3.1 Pendant le stockage
• 3.2 En vélo
• Partie 4. Moyens de prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion
• Partie 5. Questions fréquemment posées sur les batteries lithium-ion
• Partie 6. Vaut-il la peine d'investir dans des batteries lithium-ion ?

Partie 1. Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?

Batterie au lithium-ion, comprenant Batterie au lithium fer phosphate (LiFePO4) , sont rechargeables et utilisent des ions lithium comme composant principal de l'électrolyte. Les batteries LiFePO4 offrent plusieurs avantages par rapport aux autres types de batteries, tels que : B. une durée de vie plus longue, une efficacité plus élevée et une densité énergétique plus élevée, un entretien réduit, plus de sécurité et de respect de l'environnement. Ces caractéristiques les rendent idéales pour les systèmes énergétiques hors réseau, les applications hautes performances et les solutions mobiles.

En raison de leur densité énergétique élevée et de leur faible poids, les batteries lithium-ion sont souvent utilisées comme batteries de démarrage dans les véhicules. Ils sont bien adaptés à cette application car ils peuvent fournir un courant élevé pendant de courtes périodes pour démarrer le moteur. Cependant, les batteries lithium-ion utilisées comme batteries de démarrage ont généralement une faible capacité et ne doivent pas être trop déchargées pour éviter tout dommage.

En revanche, les batteries LiFePO4 sont idéales comme batteries à décharge profonde. Les batteries LiFePO4 ont une durée de vie plus longue que les batteries lithium-ion  et offrent des performances élevées sur une période de temps plus longue.

Partie 2. Combien de temps durent les batteries lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion standard ont une durée de vie moyenne de 2 à 3 ans, selon l'utilisation. Avec des soins appropriés et en suivant les instructions du fabricant, la durée de vie peut être prolongée jusqu'à cinq ans. Les batteries au lithium-ion sont sensibles à la température et des températures élevées peuvent réduire considérablement leur durée de vie. Par conséquent, il est important de stocker les batteries lithium-ion dans un endroit frais et sec pour éviter les températures élevées et prolonger leur durée de vie.

Les batteries LiFePO4 sont un type de batterie lithium-ion plus avancé et plus durable qui devient de plus en plus populaire dans l'industrie. Ces batteries ont une durée de vie plus longue que les batteries lithium-ion standard, jusqu'à 10 ans ou plus. De plus, les batteries LiFePO4 sont très stables et sûres et représentent une solution plus fiable et durable pour les alimentations électriques hors réseau et les applications mobiles.

L’un des principaux avantages des batteries LiFePO4 est leur capacité à gérer davantage de cycles de charge et de décharge. Alors que les batteries lithium-ion standard durent entre 500 et 1 000 cycles, les batteries LiFePO4 peuvent durer jusqu'à 2.000 cycles, ce qui en fait une solution plus durable et plus rentable à long terme. Les batteries Timeusb LiFePO4 peuvent supporter entre 4 000 et 15 000 cycles et ont une durée de vie de plus de 10 ans, ce qui en fait un remplacement idéal pour les batteries au plomb. La durée de vie est comprise entre 4 000 et 15 000 cycles, ce qui en fait un remplacement idéal pour les batteries au plomb. De plus, les batteries LiFePO4 sont plus sûres que les batteries lithium-ion conventionnelles car leur composition chimique signifie qu'elles sont moins susceptibles de surchauffer ou d'exploser.

Timeusb propose des batteries LiFePO4 de haute qualité conçues pour une longue durée de vie, une efficacité et une durabilité. Nous proposons une large gamme de tailles et de capacités de batteries pour une variété d'applications mobiles et hors réseau. Nous sommes fiers de la qualité et de la durabilité de nos batteries et les testons minutieusement pour garantir la satisfaction de nos clients.

Partie 3. Facteurs affectant la durée de vie des batteries lithium-ion

Sur la base de l'étude des facteurs qui affectent la durée de vie des batteries lithium-ion, voici 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 des batteries pendant le stockage est la température, des températures plus élevées accélérant la décomposition thermique des électrodes et des électrolytes.

À mesure que l'électrolyte se décompose, l'épaisseur du film à l'interface électrolyte solide (SEI) sur l'anode augmente, consommant des ions lithium, augmentant la résistance interne et diminuant la capacité de la batterie. Cette décomposition produit 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 dans le même état de charge (40 %) et à différentes températures perdent différentes quantités de capacité au cours d'une année.

La dégradation de la batterie augmente à mesure que les températures augmentent, les températures extrêmes accélérant considérablement la perte de capacité. Par exemple, une augmentation de température de 0°C à 25°C entraîne une perte de capacité de seulement 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 très stressantes pour les batteries lithium-ion et peuvent réduire considérablement la durée de vie de la batterie. Pour prolonger la durée de vie des batteries, il est recommandé de stocker les batteries lithium-ion à des températures comprises entre 5°C et 20°C.

2) État de charge (état de charge, SOC)

Comme le montre la figure 3.2, la tension en circuit ouvert (OCV) d'une batterie lithium-ion augmente à mesure que l'état de charge (SOC) augmente. Plus le SOC de la batterie est élevé, plus l’OCV pendant le stockage est élevé. Cependant, une augmentation de l'OCV entraîne la croissance de l'interface électrolyte solide (SEI) et l'oxydation de l'électrolyte, entraînant une perte de capacité et une augmentation de la résistance interne (IR).

Graphique 3.2

La figure 3.3 montre les différents taux de dégradation des batteries lithium-ion après dix ans de stockage à différentes valeurs de SOC. À mesure que la valeur SOC augmente, la capacité restante de la batterie Li-ion diminue plus rapidement.

Graphique 3.3

Pour minimiser la dégradation de la batterie et prolonger sa durée de vie, il est recommandé de stocker les batteries lithium-ion à un niveau SOC moyen.Il est recommandé de charger ou de décharger les batteries lithium-ion à environ 50 % de SOC avant le stockage.

3.2 En vélo

1) Température :

Même si le fonctionnement d'une batterie à des températures plus élevées peut améliorer temporairement les performances, conduire pendant de longues périodes à des températures élevées peut réduire la durée de vie de la batterie. Par exemple, une batterie fonctionnant à 30°C a une durée de vie 20 % plus courte, et à 45°C la durée de vie est réduite de moitié par rapport à une batterie fonctionnant à 20°C.

Le fabricant recommande une température nominale de fonctionnement de 27°C pour optimiser les performances de la batterie. En revanche, des températures très basses augmentent la résistance interne et réduisent la capacité de décharge. Une batterie qui a une capacité de 100 % à 27°C n’a qu’une capacité de 50 % à -18°C.

La capacité de décharge de la batterie au lithium polymère varie avec la température et est plus faible à basse température (0°C, -10°C, -20°C) qu'à haute température (25°C, 40°C, 60°C). Le chargement de batteries lithium-ion à basse température (inférieure à 15°C) peut accélérer la dégradation des performances de la batterie en ralentissant l'intégration du lithium-ion et en provoquant un placage au lithium, ce qui augmente la résistance interne et réduit encore la capacité de décharge.

Graphique 3.4

Pour maximiser la durée de vie et les performances des batteries lithium-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, pour maximiser la durée de vie de la batterie, le fabricant recommande une température légèrement plus élevée de 27 °C.

2) Profondeur de décharge

La profondeur de décharge (DOD) a un impact significatif sur la durée de vie des batteries lithium-ion. Une décharge plus profonde crée une pression à l’intérieur de la batterie et endommage la position de l’électrode négative, accélérant la perte de capacité et augmentant le risque d’endommagement de la batterie. Comme le montre la figure 3.5, des cycles de décharge plus profonds entraînent une durée de vie plus courte de la batterie.

Graphique 3.5

Une profondeur de décharge supérieure à 50 % est appelée décharge profonde. Lorsque la tension d'une batterie lithium-ion chute de 4,2 V à 3,0 V, environ 95 % de son énergie a été utilisée, ce qui entraîne la durée de vie la plus courte de la batterie en fonctionnement continu. Pour minimiser la perte de capacité, il est recommandé d'utiliser des batteries afin d'éviter une décharge complète. La décharge et la recharge partielles des batteries lithium-ion  peut aider à prolonger leur durée de vie.

Les fabricants évaluent généralement les batteries en utilisant la formule de profondeur de décharge (DOD) de 80 %, ce qui signifie que seulement 80 % de l'énergie disponible est utilisée pendant le fonctionnement et les 20 % restants sont stockés pour prolonger la durée de vie de la batterie. Bien qu'un DOD faible puisse prolonger la durée de vie, un DOD trop faible peut entraîner une autonomie insuffisante et l'incapacité de la batterie à effectuer certaines tâches. Pour une durée de vie et des performances optimales, une valeur DOD d'environ 50 % est recommandée pour les batteries lithium-ion.

3) Tension de charge

Batteries lithium-ion  peut être chargé avec des tensions plus élevées pour atteindre une capacité élevée et des durées de fonctionnement plus longues.Cependant, il n'est pas recommandé de charger complètement la batterie car cela pourrait provoquer un placage au lithium, entraînant une perte de capacité, des dommages possibles à la batterie et un risque accru d'incendie ou d'explosion.

Graphique 3.6

La figure 3.6 illustre la perte de capacité à des tensions de charge élevées (4,2 V/élément) et montre que plus la tension est élevée et plus la durée de vie est courte, plus la perte de capacité se produit rapidement. Pour une capacité et une sécurité optimales, la tension de charge recommandée est de 4,2 V. Réduire la tension de charge de 70 mV réduit la capacité totale d'environ 10 %.

Le tableau 3.2 montre que la durée de vie la plus longue (2 400 à 4 000 cycles) est obtenue à une tension de charge de 3,90 V et est réduite de moitié pour 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

Provoquer une grave détérioration des performances des batteries lithium-ion  Pour éviter cela, ils doivent être chargés avec une tension inférieure à 4,10 V. Même si une tension de charge plus faible peut prolonger la durée de vie de la batterie, elle réduit la durée de fonctionnement. De plus, les tensions de décharge inférieures à 2,5 V par cellule doivent être évitées et une tension de charge de 3,92 V est optimale pour une durée de cycle maximale. Pour cette raison, Timeusb ne recommande pas d'utiliser un chargeur au plomb standard pour les batteries LiFePO4 car il ne fournit pas suffisamment de tension pour une charge correcte.

Les tensions de charge recommandées varient en fonction du type de cycle profond  système de batterie. 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, les grands systèmes de stockage d’énergie pour satellites ou véhicules électriques utilisent des seuils de tension plus bas pour prolonger la durée de vie des batteries. Quelle que soit l'application, une surcharge des batteries lithium-ion peut se produire  raccourcissent considérablement leur durée de vie et présentent des risques pour la sécurité tels que des incendies ou des explosions, c'est pourquoi ils doivent être manipulés avec précaution.

4) Courant de charge/taux de charge

Les batteries au lithium-ion sont confrontées à un certain nombre d'impacts négatifs à des taux C élevés, notamment une résistance interne accrue, une énergie disponible réduite, des problèmes de sécurité et une perte irréversible de capacité.

La conséquence la plus importante des vitesses de charge élevées est le dépôt de lithium. Charger une batterie lithium-ion avec un courant élevé entraîne une migration rapide des ions lithium, qui s'accumulent à la surface de l'anode et forment du lithium métallique. Ce problème est exacerbé lorsque la batterie est chargée rapidement à basse température ou à un état de charge élevé (SOC).

Le lithium déposé forme une structure dendritique qui augmente l'autodécharge de la batterie et, dans les cas graves, peut entraîner des courts-circuits et d'éventuels incendies. De plus, des courants de charge et de décharge élevés entraînent une perte d’énergie plus importante en raison de la résistance interne, qui convertit l’énergie en chaleur. Si les courants de charge dépassent les valeurs recommandées pour une batterie, l'augmentation de la température peut stresser la batterie, provoquant des dommages et accélérant la perte de capacité.

5) Faire du vélo fréquemment

Le cycle fréquent des batteries lithium-ion, en particulier quatre fois ou plus par jour, entraîne des contraintes mécaniques et favorise la croissance d'une couche intermédiaire d'électrolyte solide (SEI).

Les batteries Li-ion perdent des sites de lithium réactifs sur les électrodes de la cathode et de l'anode à chaque cycle, réduisant ainsi la capacité de la batterie. L'accumulation de la couche SEI augmente la résistance interne de la batterie, réduisant ainsi la conductivité électronique et la réduction. capacité de chargement.

L'épaississement de la couche SEI, ainsi que la réduction des sites sensibles au lithium et d'autres changements chimiques au sein de la cellule, peuvent entraîner une perte de capacité et éventuellement une défaillance de la cellule. Bien qu’il existe peu de recherches spécifiques sur le sujet, il est généralement admis qu’une fréquence de cyclage élevée accélère la dégradation de la batterie en raison des températures plus élevées provoquées par une utilisation fréquente.

Cycle constant des batteries lithium-ion  un temps de refroidissement insuffisant peut entraîner un stress chimique pouvant entraîner la décomposition de l'électrolyte et des électrodes.

Partie 4. Moyens de prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion

Pour prolonger la durée de vie de vos batteries lithium-ion, suivez les directives suivantes :

1. Maintenir la bonne température :  Les températures élevées peuvent réduire la durée de vie de la batterie. Il est recommandé de stocker ou d'utiliser les batteries lithium-ion dans une plage de température appropriée comprise entre 5°C et 20°C. 2. Décharge et charge partielles : Une décharge et une charge partielles sont recommandées.

2. Décharge partielle et recharge : Une décharge et une recharge partielles (plutôt qu'un cycle complet) des batteries lithium-ion peuvent prolonger leur durée de vie. Évitez les décharges profondes supérieures à 50 % DOD pour prolonger la durée de vie de la batterie.
3. Maintenir des niveaux de SOC modérés :  Des niveaux SOC extrêmes peuvent entraîner une perte de capacité et une durée de vie réduite de la batterie. Si vous possédez des batteries lithium-ion  En maintenant le SOC à un niveau modéré, vous pouvez minimiser la dégradation et prolonger la durée de vie de la batterie.

4. Évitez les températures élevées :  Les températures élevées pendant l'utilisation ou le stockage peuvent augmenter l'épaisseur du SEI et provoquer une oxydation de l'électrolyte, entraînant une perte de capacité et une durée de vie réduite de la batterie.

5. Rangez correctement les piles lorsqu'elles ne sont pas utilisées :  Maintenir le SOC des batteries lithium-ion  à environ 50 % lorsqu'il n'est pas utilisé et à protéger des températures et de l'humidité extrêmes.

6. Évitez les charges et décharges rapides :  Une charge ou une décharge rapide génère une chaleur excessive qui, avec le temps, peut endommager les composants internes de la batterie et réduire sa durée de vie.

7. Utilisez un chargeur OEM : L'utilisation d'un chargeur OEM spécialement conçu pour les batteries lithium-ion garantit qu'elles reçoivent la tension et le courant corrects, évitant ainsi les dommages et prolongeant leur durée de vie. Offres Timeusb le bon chargeur pour les batteries LiFePO4 pour garantir que les batteries au lithium LiFePO4 sont chargées correctement.

Partie 5. Questions fréquemment posées sur les batteries lithium-ion

1.Combien de temps durent les batteries de voiture au lithium ?

La durée de vie des batteries au lithium dans les automobiles dépend d'un certain nombre de facteurs, notamment de la qualité de la batterie, des modes d'utilisation et des conditions environnementales. En général, une batterie de voiture au lithium bien entretenue peut durer de 8 à 10 ans, voire plus.

Cependant, la durée de vie de la batterie dépend de facteurs tels que la fréquence d’utilisation du véhicule, les habitudes de recharge, la température ambiante et le style de conduite. Pour maximiser la durée de vie et les performances de la batterie, il est important de suivre les directives du fabricant en matière d'entretien et de charge de la batterie.

2. Combien de temps les batteries lithium-ion peuvent-elles être utilisées sans être chargées ?

La durée d'utilisation d'une batterie lithium-ion sans recharge dépend de facteurs tels que la capacité de la batterie, l'appareil qu'elle alimente et la consommation électrique de l'appareil. En moyenne, la plupart des batteries lithium-ion peuvent être utilisées entre 2 et 10 ans sans recharge, selon les conditions de stockage. Cependant, cette période peut varier en fonction de la température, des habitudes d'utilisation et des conditions de stockage. Pour maximiser la durée de vie, il est important de les stocker correctement et de maintenir l’état de charge recommandé (SOC). Même lorsqu'elles ne sont pas utilisées, les batteries lithium-ion perdent progressivement leur charge et peuvent devoir être rechargées avant utilisation.

4. Les batteries LiFePO4 sont-elles plus sûres que les batteries lithium-ion ?

Oui, les batteries lithium-ion (LiFePO4 ou LFP) sont considérées comme plus sûres que les batteries lithium-ion conventionnelles (Li-Ion) en raison de leur plus grande stabilité chimique. Cette stabilité les rend moins sensibles à la surchauffe, à l’emballement thermique et à d’autres problèmes de sécurité.

Les batteries LiFePO4 présentent un risque moindre d'emballement thermique car elles ont une résistance interne plus faible, ce qui génère moins de chaleur et réduit le risque d'endommagement ou d'explosion de la batterie. Ils sont également plus stables thermiquement et peuvent résister à des températures élevées sans dégradation des performances ou de la capacité, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant une source d'alimentation durable et fiable.

Partie 6. Vaut-il la peine d'investir dans des batteries lithium-ion ?

Les batteries lithium-ion sont obsolètes Batteries au plomb clairement supérieur. Ils sont plus légers, ont une capacité de puissance plus élevée et un taux d’autodécharge plus faible. De plus, ils nécessitent moins d’entretien et durent plus longtemps. Le coût initial peut être plus élevé, mais les économies globales sont significatives. Par conséquent, les batteries lithium-ion sont considérées comme un investissement précieux car elles représentent une solution fiable et nécessitant peu d’entretien pour stocker de grandes quantités d’énergie, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu’on en a le plus besoin.