Batterie de lampe de secours au lithium-ion

Batterie Lithium ion pour lampe de secours : Le guide ultime de la FAQ

La révolution que les batteries ont apportée à l'énergie et à toutes les installations liées à l'électricité est tout à fait étonnante. Les piles sont largement utilisées depuis un siècle. On ne peut ignorer leur nécessité et leur importance dans la vie quotidienne. Qu'il s'agisse d'un smartphone, d'un petit ventilateur ou d'un ordinateur portable, presque tous les appareils électroniques ont besoin d'une batterie pour fonctionner. Cependant, avant d'aborder la question des lampes de secours et des piles utilisées, il est nécessaire de comprendre ce que sont réellement les piles.

Structure et type de batterie

Une batterie est un groupe de cellules et un dispositif électrochimique qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique. La cellule comporte essentiellement deux électrodes (cathode et anode) et un électrolyte approprié pour assurer la conduction entre elles. La combinaison de plusieurs cellules donne naissance à une batterie. La figure ci-dessous illustre la structure d'une cellule.

Du point de vue du système de recyclage, les piles sont divisées en deux catégories : les piles rechargeables et les piles non rechargeables : Les piles rechargeables et les piles non rechargeables. Chaque type de ces deux catégories a des caractéristiques et des utilisations différentes. Les différents types de piles rechargeables comprennent les piles au plomb-acide, les piles au nickel-cadmium, les piles à hydrure métallique de nickel et les piles au lithium-ion, qui sont les plus populaires.
Pour savoir comment une batterie fonctionne réellement et transforme l'énergie chimique qu'elle contient en énergie électrique, voici un cas particulier de fonctionnement d'une batterie lithium-ion.

La batterie lithium-ion et son fonctionnement ?

Une batterie au lithium-ion, comme les autres batteries, est constituée d'une électrode négative normalement composée de graphite, d'une électrode positive composée de lithium en couches (ou d'ions de lithium) et d'un électrolyte liquide non aqueux entre les deux électrodes. Cette batterie fonctionne de la manière suivante : lorsqu'elle est chargée, les ions de lithium et les électrons sortent de l'électrode positive (cathode) et se combinent au graphite de l'électrode négative (anode).

Le processus s'inverse pendant la phase de décharge. Lors de la décharge, les électrons et les ions lithium de l'anode se déplacent vers la cathode via l'électrolyte et s'y recombinent à nouveau, dissipant l'énergie électrique qui est ensuite utilisée par les appareils électriques/électroniques.

Voici les équations de demi-réaction qui décrivent le fonctionnement des batteries Li-Ion :
CoO2 + Li+ + e- ⇌ LiCoO2 (à la cathode)
LiC6 ⇌ C6 + Li + e- (à l'anode)
LiC6 + CoO2 ⇌ C6 + LiCoO2 (Réaction complète)

Batterie pour lampe de secours

L'éclairage de secours avec batterie de secours est un dispositif utilisé en cas de panne de courant lorsque toutes les lumières d'un bâtiment ou d'un appartement s'éteignent soudainement. Dans ce cas, l'éclairage de secours avec batterie de secours s'allume. Ces lampes alimentées par différents types de batteries d'éclairage de secours sont disponibles dans différentes gammes de tension : 4,5 V, 6 V, 12 V et 24 V.

Les premières lampes de secours utilisées étaient des ampoules à incandescence. Toutefois, de nos jours, les LED sont largement utilisées dans les lampes de secours en raison de leur faible consommation d'énergie.

Lampe de secours et pile pour lampe de secours

L'histoire de la batterie d'éclairage d'urgence n'est pas très longue. Depuis que l'électricité est devenue un besoin de la population, il était crucial de trouver une solution au problème des coupures de courant soudaines. En outre, il y avait un besoin particulier d'éclairage en cas d'urgence, par exemple en cas de panne de courant soudaine, de promenade nocturne dans un endroit isolé, etc. Le problème a finalement été résolu grâce à l'invention des lampes de secours.

Au début, les éclairages de secours utilisés étaient des lampes à incandescence. Bien que les lampes à incandescence se soient avérées être une bonne option pour la panne de courant, l'impossibilité d'éclairer fortement la zone était le problème des lampes à incandescence qui étaient capables d'éclairer faiblement la zone la plus proche. En outre, elles se sont avérées plus gourmandes en énergie.

Mais au fil du temps, les lampes à incandescence ont été rejetées de l'arène et les lampes fluorescentes ont commencé à dominer l'industrie de l'éclairage d'urgence. Plus tard, les lampes fluorescentes ont été remplacées par les LED (diodes électroluminescentes), et les lampes de secours du 21e siècle utilisent principalement des diodes électroluminescentes, ainsi que de rares lampes fluorescentes et incandescentes parfois (pas nécessairement).

Comme indiqué précédemment, les lampes de secours sont alimentées par des batteries rechargeables. Au début, les éclairages de secours alimentés par différents types de batteries (plomb-acide et nickel-cadmium) prenaient beaucoup de place et étaient plutôt lourds et encombrants. Finalement, ces batteries pour l'éclairage de secours avaient tendance à éclipser la taille du système d'éclairage. Par conséquent, tous ces points négatifs de ces types de batteries utilisées dans les éclairages de secours en ont fait des installations rares.

Avec les progrès technologiques et, plus récemment, lorsque les batteries lithium-ion ont commencé à être utilisées dans les éclairages d'urgence, la taille des éclairages d'urgence a été considérablement réduite. La capacité de charge élevée et la haute densité énergétique des batteries lithium-ion ont permis d'améliorer l'intensité et les performances des éclairages de secours.

Les luminaires de secours modernes sont dotés d'un ensemble de LED qui font partie du système d'éclairage et sont soutenus par des batteries lithium-ion modernes qui nécessitent moins d'espace et offrent une qualité élevée. En outre, l'utilisation de batteries rechargeables Li-ion dans les luminaires de secours a prolongé la durée de vie des luminaires de secours.

Comment les lampes de secours fonctionnent-elles en l'absence d'électricité ?

Comme nous l'avons vu précédemment, différentes batteries (lithium-ion, plomb-acide, NiCd et NiMH) alimentent les lampes de secours. En fait, le fonctionnement interconnecté (avec la batterie et l'alimentation) des éclairages d'urgence permet de fonctionner facilement sans électricité. En cas de coupure de courant, l'éclairage de secours commence à utiliser l'énergie stockée dans la batterie de l'éclairage de secours. Les lampes de secours avec batterie de secours se rechargent lorsque l'éclairage de la maison, de l'appartement, du bureau ou du bâtiment est rétabli.

Test de performance des piles des lampes de secours

Il est très important de tester à temps les batteries des unités d'éclairage d'urgence à l'intérieur des bâtiments, des maisons, des appartements et des bureaux. Quel que soit l'endroit où les éclairages d'urgence sont utilisés, les batteries des éclairages d'urgence doivent être vérifiées à temps pour déterminer si elles ont besoin d'être entretenues. Dans le cas contraire, une batterie défectueuse affectera gravement les performances des autres éclairages d'urgence.

Pour tester la batterie de la lampe de secours, nous avons besoin d'un multimètre. Le testeur de batterie peut également être utilisé. Cependant, c'est le multimètre qui est le plus utilisé.
Pour vérifier une batterie de lampe de secours, connectez les bornes positive (+) et négative (-) du multimètre aux extrémités positive (+) et négative (-) de la batterie et notez la valeur mAh ou Ah indiquée par le multimètre. Notez également les spécifications de l'étiquette de la batterie.

Répétez la même procédure pour toutes les batteries de l'unité d'éclairage et notez la lecture pour chaque batterie. Une fois le processus terminé, calculez le niveau de charge de la batterie à l'aide de la formule ;

pourcentage de charge = (lecture du multimètre / spécification de l'étiquette de la batterie) * 100

Par exemple, si l'étiquette d'une batterie indique 2000 mAh et que le multimètre indique 1500 mAh, nous pouvons facilement calculer le pourcentage de charge de la batterie à l'aide de la formule ci-dessus.

soit (1500/2000)*100 = 75%

Si le pourcentage de charge est inférieur à 50, la batterie doit être remplacée immédiatement.

Types d'éclairage de secours

Éclairage de secours entretenu

Il s'agit des lampes de secours qui sont toujours allumées, qu'il y ait ou non une panne de courant. Ce type d'éclairage de secours est toujours allumé. En cas de panne de courant, il n'y a pas d'obscurité totale grâce au système d'éclairage de secours maintenu. Ce système d'éclairage de secours est utilisé dans les endroits où un grand nombre de personnes se rassemblent.

Éclairage de secours non entretenu

Les systèmes d'éclairage de secours non entretenus comprennent les éclairages de secours qui ne s'allument qu'en cas de panne de courant.

Batterie de lampe de secours au lithium-ion

Comme nous l'avons vu plus haut, les batteries lithium-ion dominent tous les domaines de notre vie où l'énergie ou le stockage de l'énergie sont nécessaires. Des transports aux industries, des équipements ménagers aux grandes centrales solaires. On ne peut jamais ignorer qu'il s'agit de la batterie chimique pour laquelle les gens ont tendance à dépenser de plus en plus.

Pourtant, la renommée et le prestige de cette batterie ne se sont jamais démentis. La batterie lithium-ion présente les caractéristiques exceptionnelles suivantes.

Paramètres de performance des batteries Li-ion

La densité énergétique des batteries Li-ion est très élevée (environ 900kJ/kg). Toutefois, la densité énergétique et la tension peuvent varier en fonction du matériau utilisé comme cathode et anode. En plus de son excellente densité énergétique, le prix des batteries lithium-ion est tombé à environ 95% entre 1991 et 2018, et les batteries de meilleure qualité ayant un rendement élevé peuvent maintenant être obtenues à des prix nominaux. Cette baisse de prix a permis d'utiliser les batteries lithium-ion pour l'éclairage de secours et de profiter de leurs avantages.

La durée de vie des batteries Li-ion

Il existe plusieurs façons de mesurer le cycle de vie des batteries Li-ion. Toutefois, la méthode la plus répandue et la plus utilisée consiste à mesurer le cycle de charge et de décharge jusqu'à un seuil de défaillance en termes de perte de capacité. La durée de vie d'une batterie Li-ion dépend du schéma de charge et de décharge.

Une batterie plomb-acide ordinaire peut normalement durer entre 300 et 500 cycles de charge/décharge. Mais ce chiffre peut être plusieurs fois plus élevé pour une batterie lithium-ion. Par conséquent, une batterie lithium-ion peut avoir un cycle de vie 4 à 5 fois supérieur à celui d'une batterie plomb-acide. D'autres paramètres tels que la température, le temps de charge, etc. jouent également un rôle crucial dans la définition de la durée de vie d'une batterie lithium-ion.

Par conséquent, compte tenu de tous les facteurs étonnants susmentionnés de la batterie lithium-ion, c'est le meilleur choix pour les industries du monde entier de les utiliser comme batteries d'éclairage d'urgence. La discussion ci-dessous explique pourquoi une batterie lithium-ion est la mieux adaptée aux éclairages d'urgence. Jetons un coup d'œil sur ses caractéristiques spectaculaires par rapport à d'autres technologies de batteries utilisées pour les éclairages d'urgence.

Batterie d'éclairage d'urgence au lithium-ion et batterie d'éclairage d'urgence au plomb-acide

Densité énergétique

La densité énergétique des batteries plomb-acide est assez faible, c'est-à-dire entre 80 et 90 Wh, alors que la densité énergétique des batteries Li-ion, selon les différentes tailles, varie entre 250 et 693 Wh.

Taux d'autodécharge

Le taux d'autodécharge de la batterie des lampes de secours au lithium-ion est très faible (entre 0,35% et 2,5%) par mois, alors que le taux d'autodécharge de la batterie plomb-acide est beaucoup trop élevé, c'est-à-dire entre 3 et 20%.

Efficacité

La batterie Li-ion est plus efficace et a un meilleur rendement que la batterie plomb-acide pour éclairage d'urgence. Ceci est essentiellement dû au faible taux de décharge des batteries Li-ion, à leur densité énergétique élevée et à leur faible effet de mémoire.

Durée de vie

Comme indiqué précédemment, la durée de vie des batteries Li-ion est assez élevée. La longévité des batteries Li-ion peut également être augmentée si certaines précautions et lignes directrices sont suivies. Alors que la durée de vie des batteries plomb-acide tend à s'épuiser au bout d'un an, les batteries lithium-ion pour éclairage d'urgence peuvent fonctionner sans défaillance pendant plus d'un an. Les batteries Li-ion pour lampes de secours peuvent fonctionner sans défaillance pendant plus de 2000 cycles. La plupart des batteries Li-ion conservent 80% de leur capacité d'origine après plusieurs chargements.

Chargement rapide

Contrairement aux batteries plomb-acide qui peuvent être chargées jusqu'à une capacité de 85%, les batteries lithium-ion peuvent être chargées rapidement jusqu'à 100%. Si le chargeur est suffisamment puissant, les batteries lithium-ion pour éclairage d'urgence peuvent être chargées en une heure.

Gaspillage d'énergie

La perte d'énergie d'une batterie lithium-ion pour éclairage d'urgence est très faible par rapport à une batterie plomb-acide. Elle surpasse donc la batterie plomb-acide dans ce domaine également.

Exigences en matière de maintenance

Les éclairages d'urgence alimentés par des batteries au plomb-acide nécessitent un changement périodique de l'électrolyte entre les plaques de la cellule, ce qui n'est pas le cas de la batterie au lithium-ion.

Placement

Les lampes de secours alimentées par une batterie au plomb-acide nécessitaient un compartiment ventilé et spécial pour leur mise en place. Cependant, avec la batterie lithium-ion des lampes de secours, il n'est pas nécessaire de disposer d'un compartiment ventilé séparé pour la batterie. Les batteries au lithium-ion peuvent facilement être fixées ou assemblées sous différentes formes, ce qui nécessite très peu d'espace.

Batterie d'éclairage d'urgence au lithium-ion et batterie d'éclairage d'urgence au Nimh

Densité énergétique

Alors que la densité énergétique des batteries NiMH varie, selon la taille, entre 140 et 300 Wh, la densité énergétique des batteries Li-ion pour éclairage d'urgence varie entre 250 et 693 Wh. Ainsi, en termes de densité énergétique, la batterie d'éclairage d'urgence alimentée par des piles au lithium-ion est nettement supérieure à la batterie d'éclairage d'urgence NiMH.

Taux d'autodécharge

Le taux d'autodécharge de la batterie d'éclairage d'urgence au lithium-ion est très faible (entre 0,35% et 2,5%) par mois, tandis que le taux d'autodécharge de la batterie d'éclairage d'urgence NiMH est compris entre 0,08 et 2,9% par mois. Ainsi, les deux batteries sont championnes en termes de taux de décharge.

Efficacité

L'efficacité de charge/décharge des batteries Li-ion se situe entre 85%-90%. Cependant, avec les batteries NiMH, l'efficacité de la charge/décharge se situe entre 63-70%, ce qui est un peu moins que les batteries Li-ion. La densité énergétique élevée et la puissance de sortie offertes par les batteries Li-ion sont beaucoup plus élevées que celles des batteries NiMH. La batterie Li-ion pour éclairage d'urgence est donc plus efficace que la batterie NiMH pour éclairage d'urgence.

Durée de vie

La durée de vie des piles NiMH n'est pas assez longue et elles ont tendance à tomber en panne au bout de quelques mois. Ce n'est pas le cas des piles rechargeables Li-ion. Les batteries Li-ion ont une durée de vie d'environ 2 000 à 5 000 cycles. La longévité des piles lithium-ion peut également être augmentée si certaines précautions et lignes directrices sont respectées.

Chargement rapide

Contrairement aux batteries NiMH, les batteries lithium-ion peuvent être chargées rapidement à 100% en un rien de temps, et peuvent être chargées en seulement une heure si elles sont connectées à un chargeur de qualité. Cependant, chaque chargeur est différent selon la variété de batteries Li-ion.

Gaspillage d'énergie

Les deux types de batteries, c'est-à-dire les batteries lithium-ion et les batteries NiMH, sont efficaces sur le plan énergétique. Ainsi, en termes d'efficacité énergétique, les deux batteries utilisées dans les lampes de secours sont en quelque sorte les mêmes.

Exigences en matière de maintenance

L'éclairage d'urgence soutenu par une batterie NiMH ainsi que par une batterie Li-ion d'éclairage d'urgence nécessite très peu d'entretien. Toutefois, en raison de sa très petite taille, de sa densité énergétique élevée et de sa grande efficacité énergétique, la batterie Li-ion pour éclairage d'urgence peut être préférée pour ce qui est de l'entretien.

Placement

Pour être plus précis, les batteries utilisées pour les lampes de secours, c'est-à-dire les batteries NiMH et les batteries Li-ion pour lampes de secours, prennent très peu de place.

Exigences de sécurité lors de l'utilisation de batteries de lampes de secours au lithium-ion
Bien que les piles au lithium-ion soient plus avantageuses que les autres piles, elles présentent également certains inconvénients. C'est pourquoi certains paramètres de sécurité sont examinés ci-dessous :

- Les batteries au lithium-ion peuvent s'enflammer si elles sont surchargées. Par conséquent, les lampes de secours utilisant des piles au lithium-ion ne doivent pas être surchargées. Bien que les progrès et les innovations technologiques aient rendu de nombreuses choses plus faciles à utiliser de nos jours, les lampes de secours sont aujourd'hui dotées d'une intelligence artificielle intégrée. Les lampes de secours sont aujourd'hui dotées d'une intelligence artificielle intégrée. Ainsi, la lampe de secours alimentée par une batterie au lithium-ion coupe automatiquement l'alimentation une fois que la batterie est complètement chargée.

- La batterie lithium-ion des lampes de secours ne doit pas être placée dans une pièce en contact direct avec la lumière du soleil. Les températures élevées réduisent les performances et la durée de vie des batteries lithium-ion.

- Les batteries des lampes de secours au lithium-ion ne doivent pas être chargées avec un chargeur différent de celui d'un autre appareil. Cela réduit également la durée de vie et les performances des batteries. Elles doivent être chargées avec leur propre chargeur.

- Ces précautions doivent être prises au sérieux pour obtenir des performances exceptionnelles des batteries Li-ion pour lampes de secours et pour bénéficier de tous les avantages décrits dans le présent document.

La batterie lithium-ion est un bon choix pour l'avenir et est utilisée dans divers autres équipements.

Quand et comment remplacer la pile d'une lampe de secours ?

Les piles de l'éclairage de secours doivent être contrôlées à intervalles réguliers (mensuellement ou annuellement). Si, lors du test de l'éclairage de secours, la lumière ne s'allume pas pendant environ 90 secondes, le test n'est pas satisfaisant et il est préférable de remplacer les piles de l'éclairage de secours.

Pour le remplacement de la pile de la lampe de secours, les étapes suivantes doivent être respectées :
- Ouvrir le boîtier de la batterie de la lampe de secours à l'aide d'un tournevis
- Après avoir ouvert le boîtier, vous trouverez un grand nombre de fils de différentes couleurs (normalement rouge, noir, vert, jaune ou autre). Les fils noir, rouge, bleu et blanc indiquent que les fils sortent du conduit électrique CA vers le transformateur de tension menant aux circuits de commutation. Les autres fils relient le circuit imprimé à la batterie.
- Retirez soigneusement les piles du boîtier et remplacez-les par des piles neuves.

Que faire si la batterie de ma lampe de secours ne se recharge pas ?

Cela se produit généralement lorsqu'il y a un problème avec la batterie, c'est-à-dire lorsque la batterie ne reçoit pas suffisamment d'énergie pour se charger ou qu'elle s'est desséchée à la suite d'une utilisation prolongée. Si le problème est dû à une mauvaise batterie, celle-ci doit être réparée (si elle peut l'être) ou remplacée par une batterie neuve. Il arrive également que le chargeur pose problème. Tous ces éléments doivent donc être vérifiés avant d'arriver à la conclusion finale et de réfléchir au remède à apporter.

Puis-je utiliser d'autres piles et chargeurs pour les piles des lampes de secours au lithium-ion ?

Les batteries au lithium-ion se chargent très rapidement et ont une longue durée de vie. Toutefois, la batterie lithium-ion doit être chargée avec son propre chargeur d'origine. Si la batterie lithium-ion est chargée avec un autre chargeur, il y a de fortes chances que la lumière de la batterie soit affectée.

Les piles au lithium-ion sont-elles étanches ?

Les batteries au lithium-ion sont recouvertes d'un boîtier spécial étanche à l'air, ce qui en fait un type de batterie étanche.

Quels sont les inconvénients des batteries au lithium-ion ?

Protection de l'environnement

Les piles au lithium-ion nécessitent une protection importante, contrairement aux autres piles.

Risque pour la sécurité

En raison de la présence d'électrolytes dangereux et explosifs, les batteries au lithium-ion sont susceptibles de brûler. Il existe de nombreux cas où la batterie du téléphone portable a explosé à un moment donné.

Nécessité d'un circuit de protection

Les batteries au lithium-ion nécessitent un circuit de protection unique pour limiter le courant et la tension à une valeur nominale sûre.

Nécessite beaucoup de soins

Les piles au lithium-ion doivent être manipulées avec précaution. Elles ne doivent pas être placées à la lumière directe du soleil et doivent être chargées avec leur propre chargeur. En outre, il y a d'autres éléments à prendre en compte.

Coût

Les piles au lithium-ion, contrairement aux autres piles, sont coûteuses.

Conclusion

Il ressort clairement de ce qui précède que les lampes d'urgence alimentées par des batteries au lithium-ion (Li-ion) sont bien meilleures que les autres lampes d'urgence alimentées par d'autres types de batteries.