Durée de vie du Lithium Ion

Cet article éclaire un aspect bien souvent sujet à polémique, la durée de vie des batteries d’accumulateurs Lithium-Ion ou Lithium-Polymère. En effet, on peut lire ça et là quelque chose du genre : « la durée de vie de ces accumulateurs n’est que de 2 à 3 ans après fabrication, indépendamment du nombre de cycles de charges et même si on ne l’utilise pas ».

La durée de vie de ces accumulateurs est essentiellement basée sur la composition chimique, la géométrie de l’élément, la qualité de fabrication, la température et les profils de charge / décharge. Le fabricant de l’élément est le premier facteur déterminant : qualité de fabrication, maîtrise de la technologie , sécurités intégrées et qualité des matériaux utilisés. DELL et APPLE en ont fait la triste expérience avec des rappels de quelques millions de pièces, sur des accumulateurs basés sur des éléments SONY de faible facture : un défaut de fabrication entraînant l’échauffement, la dégradation prématurée, voir au pire la combustion de l’élément !

Le stockage des accumulateurs doit se faire si possible sous une température stable et de préférence fraîche : une température comprise entre +10°C et +20°C est idéale : une température élevée est un facteur aggravant pour l’autodécharge qui double ( environ ) par palier de 10°C, et pour « l’usure » de l’élément, qui correspond à la dégradation irréversible des composés chimiques ( oxydation ). Ces accumulateurs doivent être stockés chargés comme le NiMH par exemple, mais à un niveau de charge compris entre 40 et 60% seulement : cela à pour but de limiter l’activité chimique et donc l’usure prématurée. Dans ces conditions un accumulateur peut rester stocké plus d’1 an avec la certitude de retrouver une capacité supérieure à 80% ( Capacity Recovery Rate ) : à 60°C le délai de stockage tombe à 1 mois seulement !

En utilisation, la température est aussi importante : un accumulateur surchauffé aura une durée de vie limitée : une température en fonctionnement comprise entre +10°C et +30°C est idéale, la fraîcheur étant là aussi recommandée ; en standard, la plage de température autorisée en charge va de 0 à +45°C environ et –20°C à +60°C en décharge.

Du profil de profil de charge / décharge dépend aussi la durée de vie : un courant de charge / décharge faible, et c'est la durée de vie qui augmente. Des courants inférieurs à 0,5 C ( C = capacité nominale ) sont préconisés pour arriver à ce résultat. Le circuit de charge doit lui aussi offrir toutes les caractéristiques pour garantir une charge précise ( 4,20 V maximum ) par élément, stable et dans un régime de charge plutôt lent ( 3 à 5 heures ) ; le fait de charger à une tension plus faible, 4,10 V par exemple, réduit la capacité de 10% environ mais prolonge la durée de vie dans le même temps. De même les circuits de protections électroniques intégrés ( surintensité, décharge profonde et surcharge ) doivent offrir toutes les garanties de sécurité que requière la technologie Lithium-Ion ou Lithium-Polymère. Il est aussi recommander de charger plus souvent que de décharger trop souvent : ne pas attendre la décharge complète avant de charger, une recharge régulière même si la décharge est faible, est plus « conservatoire » pour la durée de vie que l’inverse.

On peut aussi prendre en exemple des accumulateurs Lithium des satellites, qui avec des compositions chimiques un peu différentes et des décharges limitées, peuvent atteindre 15 ans de durée de vie ! Restons sur terre, avec pour résumer les mesures conservatoires :

• Utiliser des éléments de qualité, d’un fabricant reconnu.
• Température de stockage et de fonctionnement la plus basse possible.
• Stocker chargé entre 40 et 60% de la capacité maximum.
• Courant de charge / décharge < à 0,5 C.
• Chargeur précis, stable et lent ( 3 à 5H de charge ).
• Tension de charge de 4,20 V / élément maximun, voir plus faible avec perte de capacité.
• Recharger dès que la décharge est effective, même faible, ne pas attendre la décharge complète.
• Ne jamais faire de décharges profondes.
• Ne jamais stocker déchargé.
• Ne jamais oublier l’importance des circuits de protection nécessaires à cette technologie.

En appliquant ces mesures la durée de vie pourra facilement s’étendre de 3 à 5 ans sans problèmes ; c’est la combinaison de ces mesures qui augmente la durée de vie de façon durable et il ne faut pas se contenter de respecter une ou deux mesures seulement.

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