Comprendre les batteries à basse température et les batteries LiFePO4

Qu'est-ce qu'une batterie basse température ?

Une batterie basse température est une batterie lithium-ion de nouvelle génération, principalement utilisée dans un environnement à basse température. Il s'agit d'une batterie unique mise au point pour remédier aux défauts liés aux basses températures qui apparaissent généralement dans les performances des sources d'énergie chimiques. Comme son nom l'indique, la batterie basse température peut fonctionner à des températures extrêmement basses, jusqu'à -50°C.

La batterie basse température est idéale pour les équipements fonctionnant dans des conditions glaciales. La capacité des batteries lithium-ion à fonctionner à des températures aussi basses que -30°C ou inférieures à -50°C est donc bénéfique pour les personnes vivant dans des conditions climatiques aussi difficiles.

Une batterie à basse température peut alimenter efficacement l'équipement électronique requis. En général, à une température de -20°C, une batterie lithium-ion typique peut fonctionner sans problème. Mais lorsque la température est inférieure à -30°C ou même à -50°C, une batterie lithium-ion basse température est impérative pour que l'appareil continue à fonctionner.

Pour améliorer les performances des batteries lithium-ion, la température interne et externe est un facteur crucial. La température a un impact considérable sur les performances et l'utilisation des batteries lithium-ion. Les variations importantes de température peuvent également avoir des effets négatifs sur les batteries lithium-ion.

Pour une bonne gestion de la batterie, il est impératif de connaître la température interne de la batterie lithium-ion. Un système fiable de gestion de la température de la batterie peut maintenir l'environnement nécessaire au bon fonctionnement de la batterie lithium-ion. Actuellement, il existe deux types de systèmes de gestion de la batterie : les systèmes de gestion de la température actifs et les systèmes de gestion de la température passifs. Les batteries lithium-ion à basse température sont dotées d'un système de chauffage interne. La nouvelle technologie thermique des batteries lithium-ion chauffe la batterie en interne, sans techniques de chauffage externes ni additifs pour l'électrolyte.

Expliquons les utilisations des piles à basse température à l'aide de quelques exemples. Les domaines d'application des piles au lithium à basse température sont les équipements spéciaux, les opérations en haute mer, la recherche scientifique polaire, le sauvetage en zone froide, l'électronique médicale, les chemins de fer, les navires, les robots, etc.

L'équipement sera équipé de capteurs de température pour vérifier la température en temps réel. Les batteries lithium-ion ordinaires ne peuvent pas fonctionner ou fournir l'énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner les unités de réfrigération dans des conditions climatiques froides.

Les températures inférieures à -30°C ~ -50°C dépassent leurs limites de fonctionnement. Elles peuvent fonctionner sans problème entre -20°C et +60°C. Une batterie LiFePO4 ordinaire peut fournir 10-20% de sa capacité de puissance à -20~0°C. Dans les conditions météorologiques susmentionnées, il arrive souvent qu'une batterie LiFePO4 ne parvienne pas à fournir la puissance nécessaire. Dans ce cas, il est nécessaire d'opter pour une batterie LiFePO4 basse température qui peut fonctionner dans des conditions météorologiques hostiles.

Durée de vie d'une batterie et relation avec la température

Ce n'est un secret pour personne que la température a un impact sur la durée de vie d'une batterie. Les températures sont également une raison de réduire les performances d'une batterie. Cependant, le temps chaud réduit la durée de vie de la batterie par rapport au temps froid. Lorsque les conditions météorologiques sont difficiles, la réaction chimique à l'intérieur de la batterie ralentit, ce qui permet de prolonger la durée de vie de la batterie. Mais il y a un hic : lorsque la réaction chimique ralentit, elle affecte le rendement de la batterie. Ainsi, lorsque l'environnement devient extrêmement froid, la batterie cesse de fonctionner.

Les performances de la batterie dépendent beaucoup des conditions climatiques chaudes et froides de l'environnement. Les températures élevées réduisent la durée de vie d'une batterie. La réaction chimique dans une batterie devient plus importante dans des conditions de température élevée, ce qui permet d'améliorer le rendement.

L'augmentation de la puissance sera également à l'origine de la dégradation rapide de la batterie. Mais le ralentissement des performances de la batterie par temps froid ne fait qu'exposer le processus de dégradation en cours de la batterie. Dans des conditions climatiques extrêmement chaudes, alors que la batterie a une durée de vie de 30 mois, on peut s'attendre à ce qu'elle dure 55 mois par temps froid. Par conséquent, la plage de température de fonctionnement de la batterie est l'une des conditions importantes pour le choix d'une batterie.

Le taux d'autodécharge d'une batterie plomb-acide augmente lorsque la température est élevée, en raison de la vitesse accrue des réactions chimiques dans la batterie. En revanche, une batterie lithium-ion offre un stockage d'énergie plus important, des performances exceptionnelles et des cycles de vie maximaux. Le facteur de performance est directement lié au cycle de vie de la batterie. Lorsque nous obtenons des performances plus élevées de la batterie, il est évident que son cycle de vie est compromis à long terme.

Le niveau d'acceptation de la charge diminuera si la batterie ne fonctionne pas à la température acceptée. Cela se produit parce que la combinaison d'ions dans la batterie est faible. Si vous continuez à charger la batterie en ignorant les conditions de température climatiques, cela entraînera une augmentation de la pression à l'intérieur de la batterie, ce qui provoquera un court-circuit à l'intérieur de la batterie.

Expliquer que la température de la batterie est trop basse

Les informations suivantes vous donneront une idée claire des lectures de charge et de décharge entre les batteries lithium-ion et plomb-acide. En parcourant les informations ci-dessus, vous comprendrez l'importance des températures de charge et dans quelle mesure une batterie peut s'adapter à la température de charge.

La température de fonctionnement varie également en fonction du type de batterie. Alors qu'une batterie plomb-acide peut se charger et se décharger de -20°C à 50°C, la batterie lithium-ion peut se charger et se décharger de 0°C à 45°C et de -20°C à 60°C, respectivement.

L'exposition continue des piles au froid a également un effet négatif sur la sécurité et les performances. Par temps froid, les batteries présentent une résistance interne élevée. La résistance interne pousse la batterie à fournir plus d'efforts pour fournir de l'énergie, et les batteries s'acquittent de cette tâche en réduisant leur capacité. Lorsque la batterie réduit sa capacité, cela affecte également ses taux de charge et de décharge. L'effet du froid varie sur les batteries en fonction de leur formule chimique.

Lorsque la température de votre téléphone portable descend en dessous de 4°C, un message d'avertissement s'affiche, indiquant que la température de la batterie est trop basse. Si vous vous trouvez dans une zone de froid, réchauffez immédiatement votre batterie pour la remettre en état. Il peut y avoir d'autres conditions. Par conséquent, vous devez vérifier si votre téléphone affiche le message de manière répétée. Si vous ne prenez aucune mesure corrective, la batterie s'éteindra.

Que faire si la température de la batterie est trop basse ?

Voici quelques mesures correctives pour éviter que la batterie de votre téléphone ne s'épuise.

Mode d'économie de la batterie

Si la charge de votre batterie est inférieure à 15-20%, vous devez immédiatement activer le "mode d'économie de la batterie", qui leur permettra de continuer à fonctionner pendant 10 à 15 minutes.

Réchauffez votre téléphone

Si la température extérieure est trop froide, gardez votre téléphone dans un endroit chaud. Vous pouvez essayer de tenir le téléphone, de le glisser sous le manteau ou dans la poche, et de le laisser se réchauffer pendant un certain temps. Le réchauffement empêchera la condensation et prolongera la durée de vie de la batterie de votre téléphone.

Effectuer une charge complète

Chargez toujours complètement votre téléphone, surtout en hiver. Vous éviterez ainsi les déperditions d'énergie. Gardez votre chargeur à portée de main et rechargez-le dès que la charge est inférieure à 15-20%.

Les batteries lithium-ion dépendent d'actions chimiques pour générer de l'énergie. Les batteries lithium-ion fonctionneront lentement, voire s'arrêteront, dans des conditions de froid extrême. Les conditions climatiques froides épuisent rapidement la puissance de la batterie et, pour y remédier, vous devez la recharger fréquemment. Mais vous constaterez que la recharge à basse température n'est pas aussi fluide que dans des conditions météorologiques normales.

Par temps froid, l'ion ne se déplace pas correctement et ce mouvement lent a un impact négatif sur la fourniture de la puissance requise. Par conséquent, si vous vivez dans une région froide, il est préférable d'utiliser des batteries lithium-ion à basse température dotées d'une technologie de chauffage interne.

S'il n'y a pas de pile au lithium basse température, la faible tension de la pile au lithium causée par l'environnement à basse température ne peut plus maintenir l'utilisation normale de l'équipement électrique，vous pouvez chauffer votre pile au lithium à l'extérieur, la couvrir avec une couverture, ou la placer dans un espace chauffé et la charger à une plage de température de charge appropriée.

Qu'est-ce qu'une batterie LiFePO4 ?

LiFePO4 est le synonyme de batterie au phosphate de fer lithié, ou en bref, nous pouvons l'appeler une batterie LFP. Dans une batterie LFP, le phosphate de fer lithié est le matériau de la cathode, et l'anode est l'électrode de carbone graphitique avec un support métallique. La tension de fonctionnement est faible et la densité énergétique est bien inférieure à celle d'une batterie lithium-ion ordinaire comme la batterie nickel-manganèse-cobalt et la batterie nickel-cobalt-aluminium.

Grâce à ces caractéristiques, elles ont une durée de vie prolongée, un faible coût d'exploitation et une faible toxicité. Ces batteries ne contiennent pas de cobalt et présentent des facteurs d'utilité plus importants ; elles sont donc idéales pour les véhicules électriques et les solutions d'alimentation de secours.

Performances des batteries au lithium-fer-phosphate par temps froid

En général, par temps froid, les réactions chimiques à l'intérieur de la batterie ralentissent et sont à l'origine du ralentissement de ses performances et de ses capacités de décharge. Les batteries lithium-ion phosphate peuvent être plus performantes que les batteries plomb-acide scellées. La batterie LiFePO4 à charge à basse température fonctionne pendant une période prolongée, fournit plus de puissance, a une durée de vie plus longue et se recharge plus rapidement que les batteries plomb-acide scellées.

D'après ce qui précède, nous pouvons comprendre que la puissance maximale que la batterie peut fournir sera beaucoup plus faible. La batterie LiFePO4 chargée à basse température aura un taux de décharge plus élevé par temps froid, c'est-à-dire à basse température, que les batteries plomb-acide scellées. Lorsqu'une batterie LiFePO4 présente un taux de décharge de 70% à -17°C, une batterie acide scellée peut se décharger sur 45% de sa capacité.

Conseils pour la charge des batteries LiFePO4 à basse température

Même si les batteries LiFePO4 à basse température ont de nombreux avantages, même peut décharger la capacité ≥75% à -50℃mais a un inconvénient important dans la charge à basse température. Vous ne pouvez pas le recharger à une température de congélation, en particulier lorsque la température est de -35°C. Si vous essayez de recharger des batteries LiFePO4 à basse température, cela peut être une raison pour le placage de lithium. Le placage au lithium est un processus qui réduit la capacité de recharge et entraîne des problèmes de court-circuit, causant ainsi des dommages irréparables à la batterie.

Lorsque la température est inférieure au point de congélation, si vous souhaitez charger une batterie LiFePO4 à basse température, vous devez immédiatement augmenter sa température. La meilleure méthode pour augmenter la température de la batterie consiste à la placer dans un endroit chaud. Envelopper la batterie dans une couverture thermique est également une excellente option pour augmenter la température et la maintenir à proximité d'un petit radiateur.

Une nouvelle technologie pour résoudre le problème de la charge des batteries lithium-ion à basse température

La technologie des batteries lithium-ion s'est beaucoup améliorée ces derniers temps, et la nouvelle technologie de la chimie des électrolytes permet de charger une batterie lithium-ion à une température aussi basse que -60°C. Cette nouvelle technologie est une aubaine pour les véhicules électriques et les machines utilitaires qui fonctionnent avec des batteries électriques. Le nouvel électrolyte qui permet à la batterie de se charger et de fonctionner efficacement dans un environnement plus froid ou à basse température changera notre façon d'utiliser les équipements alimentés au lithium-ion.

La nouvelle chimie des électrolytes peut augmenter la densité énergétique et améliorer les paramètres de sécurité des condensateurs électromécaniques et des batteries lithium-ion. Les nouveaux électrolytes permettent aux condensateurs électrochimiques de fonctionner à des températures inférieures à -80°C. Même si cela permet aux batteries lithium-ion de fonctionner dans un environnement à basse température, la température ambiante de la batterie doit être maintenue de manière appropriée.

Conclusion

La différence la plus importante entre les piles basse température et les piles ordinaires est la différence de température de fonctionnement des piles. Les batteries basse température ont une plage de température de stockage plus large que les batteries ordinaires. Le chargement d'une batterie basse température est difficile si vous commencez à charger la batterie lithium-ion lorsque la température descend en dessous de zéro ou de -35°C sans réduire le courant de charge.