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Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

  1. gienas

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    27 177

    Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Bonsoir à tous

    Je remarque que, de plus en plus, fleurissent les discussions à propos des batteries lithium, de leurs chargeurs ...

    Une est en cours et donne lieu à des échanges constructifs dont il faut tenir compte

    Selectionner une source d'alim parmi 2

    et je relève une nouvelle demande, par un nouveau participant

    http://forums.futura-sciences.com/el...ctronique.html

    Les mêmes mises en garde sont systématiquement proposées, mais il semble que les demandeurs ne pensent qu'à leur projet, et "oublient" de consulter les archives et s'obstinent dans leurs idées et insistance à poursuivre.

    Je ne suis pas le spécialiste de ce domaine, je me garderai bien de conseiller.

    Nous avons la chance d'avoir parmi nous un grand connaisseur dans ce domaine, c'est son job, aussi, je préfère que ce soit lui qui prenne les rennes de cette discussion, pour expliquer et prêcher la bonne parole.

    Quand la discussion sera amorcée, il sera possible de placer la discussion en épinglé, en tête du forum, en lui donnant le titre le plus explicite possible.

    Je laisse la place à HULK28 pour résumer les bonnes actions à faire, celles qui ne doivent pas l'être et les risques encourus en cas de non respect de ces précautions.


    Merci de ne pas polluer cette discussion par des questions ou des réponses hors sujet. Elles seront systématiquement supprimées.

    À toi la main HULK28.



    Comme annoncé en #43, voici un premier jet, de l'état de la rédaction de HULK 28 en fichier pdf. Il sera complété au fur et à mesure de l'avancement.

    04/02/2017 mise à jour du pdf avec #45

    -----

    Fichiers attachés
    Dernière modification par gienas ; 04/02/2017 à 10h01. Motif: Ajout de fichier pdf version 001
     


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  2. HULK28

    Date d'inscription
    janvier 2006
    Localisation
    IDF
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    13 820

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Salut Gienas,

    vaste sujet mais tu as raison il est pleinement d'actualité et si je peux faire en sorte que chacun puisse avoir les idées claires sur les risques et comment les éviter simplement, alors ce ne sera pas du temps perdu vu la multitude de discussions ouvertes chaque jour.

    La difficulté majeure est que je suis plus confortable a présenter ce domaine lors de formations dans lesquelles je sais que les auditeurs sont majoritairement des professionnels et des gens qui ont un niveau de formation technique satisfaisant les requis nécessaires pour appréhender certaines notions.
    C'est donc un challenge très différent que de formuler par écrit, face à des gens dont j'ignore tout de leur vécu scolaire ou professionnel, de leur prédispositions, de leur besoins, de leur aptitude à la prudence, des recommandations qui se doivent d'être irréprochables car il en va de leur sécurité et aussi de leur entourage.
    S'ajoute à cette difficulté le fait de devoir tordre le cou à certaines idées durablement ancrées dans l'imaginaire collectif et répandues de manière virale sur le net.

    Le point de départ est de bien comprendre la différence entre l'énergie et la puissance qui reste le pivot central quelque soit la technologie lithium (ou autres) employée et permet de référencer plus facilement tout ce qui s'en rattache.
    Le principe général de précaution repose sur la connaissance et la manière dont cette énergie est capable de se libérer et dans quelles conditions.
    Il faut aussi tenir compte des évolutions technologiques qui dans ce domaine sont permanentes à coup de milliards de dollars d'investissement de par le monde, tant l'enjeu est énorme.
    Il faut donc bien comprendre que ces technologies et ce marché sont de plus en plus réglementé, chaque nouvel incident est analysé et donne lieu à des restrictions supplémentaires ou des directives plus coercitives, voilà pourquoi on ne peut pas ignorer certains points même si la tentation est grande de "jouer" avec ce qui semble à première vue bien inoffensif.
    Plus la densité énergétique augmente plus le risque est grand, ça n'étonnera personne.
    Tout comme vous n'iriez pas jeter une allumette dans un litre d'essence par instinct, vous ne pouvez pas faire non plus certaines choses avec le lithium.

    Une fois que vous connaîtrez bien les risques vous deviendrez naturellement prudent.
    C'est ce que je vais m'efforcer de vous expliquer avec patience selon mon temps disponible pour cela.

    A suivre donc.
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     

  3. annjy

    Date d'inscription
    mai 2007
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Bonsoir à tous,

    je n'ai pas la prétention d'atteindre le niveau de connaissances de Hulk (que je salue), mais j'ai eu l'occasion de manipuler certaines piles au lithium (220KJ), avec quelques déboires.....

    La notion d'énergie (à laquelle j'ai fait allusion dans plusieurs de mes commentaires sur ce forum) me parait ESSENTIELLE.
    Beaucoup s'imaginent que courant, tension ou puissance sont les données les plus importantes......(sans doute dû à notre enseignement ?)

    la donnée qui manque est le temps !

    une pile (ou un accu) est en fait un réservoir d'énergie.
    Et je peux vous dire que si on diminue le temps de décharge (court-circuit), ça peut faire mal !!!!

    Mais je laisse le soin à Hulk d'expliquer tout cela bien mieux....

    cordialement,
    JY
     

  4. bobflux

    Date d'inscription
    août 2010
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    4 151

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Je ne peux que souscrire à ce topic
    L'énergie c'est important :

    Balle de .22LR : 160 J
    Coup de poing de Mike Tyson : 1600 J
    Brique pleine de 2 kilos lancée à 144 km/h : 1600 J
    Balle de 5.56 : 1800 J
    Balle de .50 BMG : 15 kJ
    Voiture de 2 tonnes à 40 km/h : 130 kJ

    Batterie de visseuse Lithium 18V 2Ah : 130 kJ

    C'est une visseuse LIDL avec un chargeur LIDL et une batterie LIDL... Je la charge sur le carrelage, avec rien de trop combustible dans les environs, parce que bon...
    Dernière modification par bobflux ; 24/10/2016 à 20h39.
     

  5. HULK28

    Date d'inscription
    janvier 2006
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Comme évoqué précédemment dans ma présentation il nous faut définir des termes bien souvent galvaudés, voir totalement dénaturés comme le sont énergie, puissance.
    D'abord quelques chiffres:

    La consommation mondiale en énergie se répartie à peu près comme cela:
    -> 80% combustible fossile (pétrole 31%, gaz naturel 22%, charbon 27%)
    -> 20% bio masse (8% bois de chauffage et déchets organiques, 5% nucléaire, 6% hydraulique et environ 1% éolien et solaire)

    L'énergie, le travail, la puissance sont des notions plus complexes qu'il n'y parait, les plus grands physiciens eux même se sont longtemps trompés en tentant d'apporter une définition précise et rigoureuse, c'est davantage un problème linguistique associé à une méconnaissance des lois physiques qui a longtemps perduré au cours des siècles passés et a donné lieu à de multiples et intenses discussions durant des décennies entre d'éminents scientifiques.

    ENERGIE:
    L'origine, comme bien souvent, est l'utilisation de ce mot par Aristote qui en grec ancien signifiait "la force en action".
    Seulement à l'époque d'Aristote le sens qu'il donnait à "énergie" était bien loin du sens que l'on en a de nos jours, il en avait plus une approche intuitive et surtout mécanique propre à son temps.
    La notion a ensuite évoluée au gré des découvertes et des avancées scientifiques.

    Il a fallut attendre les travaux de Jean de Bernouilli en 1717 pour faire évoluer cette notion.
    Il déclara: "L'énergie est le produit de la force appliquée à un corps par le déplacement infinitésimal subi par ce corps sous l'effet de cette force".
    Pas mal, mais ici il exprime encore un travail mécanique.
    Plus d'un siècle plus tard en 1843 James Prescott Joule lui fait l'expérience suivante:
    En descendant, un poids met en rotation des pales qui sont freinées dans l'eau par friction.
    En mesurant l'élévation de température de l'eau, Joule en déduisit l'équivalence entre l'énergie potentielle du poids tombant et la chaleur produite dans l'eau.
    Il déclare alors: "L'expérience a montré que chaque fois que de la force vive est apparemment détruite, un équivalent de cette force est produit, cet équivalent est la chaleur".

    On notera que l'emploi de "force vive" est une notion inventée par Leibniz.
    Les tâtonnements se poursuivirent et stagnèrent autour d'une définition ressemblant à ça:
    En gros quelque chose qui jauge la capacité à effectuer des transformations, par exemple à fournir du travail, à donner du mouvement, à modifier une température ou à changer l'état de la matière.

    Celui qui trouva la clé est Max Planck, le père fondateur de la mécanique quantique.
    En 1883 il énonce le 2eme principe de la thermodynamique dans un ouvrage intitulé "le principe de conservation de l'énergie".
    Il explique: "au delà de ses diverses manifestations empiriques, l'énergie doit d'abord et surtout être abstraitement considérée comme une grandeur qui se conserve et que c'est même cette caractéristique qui la définit le mieux.
    L'énergie est une quantité que l'on peut associer à tout système et qui est fonction des divers paramètres caractérisant l'état de celui-ci à l'instant considéré.
    Elle dépend des interactions mutuelles et sa propriété la plus fondamentale est de rester constante au cours du temps lorsque le système est isolé."

    L'unité officielle de l'énergie est le JOULE (J), nous verrons que le Wh est une unité plus pratique dans l'usage courant et il faut juste retenir que 1Wh=3600J

    PUISSANCE:

    La puissance est le débit de l'énergie, le rythme auquel elle se trouve libérée, délivrée.
    Deux systèmes de puissance différentes pourront fournir le même travail (la même énergie), mais le système le plus puissant le fera plus rapidement que l'autre.
    D'un point de vue mathématique la puissance est égale au produit d'une grandeur d'effort (une force, un couple, une pression, une tension, etc) par une grandeur de flux (vitesse, débit, intensité).
    Elle se mesure en Watt (1 Joule/s).

    Pour donner quelques références:

    un corps humain au repos et en bonne santé consomme 100W en moyenne dont 30W pour le cerveau soit 2.4kWh/Jour.
    Vous noterez que l'on exprime bien une puissance puisque au numérateur nous avons une énergie et au dénominateur nous avons un temps.
    Cette écriture permet de mieux visualiser à l'échelle humaine et quotidienne.

    1kg de TNT contient 10x moin d'énergie que 1kg de pétrole MAIS 1kg de TNT est beaucoup plus puissant.
    Le pétrole brûle lentement => sa puissance est faible, le TNT libère son énergie au contact de l'air quasi instantanément par explosion, il a donc une forte puissance.
    Une puissance est un débit d'énergie.
    J'introduis ici ce que nous verrons par la suite, à savoir qu'une batterie peut être énergique mais pas forcément puissance et vice-versa, la confusion est souvent faite.

    ENTROPIE:

    Comme nous l'avons vu juste avant le pétrole et le TNT ne réagisse pas de la même manière, ils libèrent leur énergie différemment.
    L'entropie est une grandeur qui caractérise la capacité d'un système physique à subir des transformations spontanées.
    Plus grande est la valeur d'entropie, plus faible est la capacité du système à se transformer.
    Elle mesure aussi la quantité de l'énergie disponible au sein du système.
    Au cours de ses transformations l'énergie se dégrade et devient de moins en moins utilisable.
    Une énergie de bonne qualité est une énergie ordonnée, à faible entropie.
    Une chute d'eau qui entraîne une turbine, possède en haut de la chute une énergie potentielle formée par des molécules d'eau ayant un ordonnancement vertical qui avec la force de gravité donne au système une faible entropie, donc beaucoup d'énergie au cours de la chute va se libérer, puis en bas de la chute les molécules d'eau se désorganisent et leur énergie a perdu sa qualité et n'est plus exploitable, on dit que l'entropie a grandi.
    Plus un système évolue moins il est capable d'évoluer.
    Consommer de l'énergie c'est dégrader de l'énergie donc augmenter l'entropie de cette énergie.
    Pour une batterie l'énergie stockée est transférée à un consommateur, une partie sera dissipée en chaleur le reste sera exploitée par la charge sous formes diverses (mécanique, chimique, électrique,..).

    Pour tordre le cou à des usages inappropriés que l'on entend tous les jours:

    -> production d'énergie, producteur d'énergie
    puisque l'énergie se conserve, PERSONNE ne peut "produire" de l'énergie.
    -> énergie "renouvelable"
    Ce qui est renouvelable ce n'est pas l'énergie mais le mécanisme physique à partir duquel on peut consommer de l'énergie.
    Une fois que cette énergie est dégradée et bien du fait du principe d'entropie elle ne sera plus renouvelable...

    Comme vous le voyez il n'est pas anormal que même de nos jours la confusion persiste entre toutes ces notions puisque les relais médiatiques eux même participent à étendre cette confusion et plus efficacement encore avec le net.
    Il est indispensable de bien comprendre ce que je vous ai résumé ici pour comprendre la suite, puisque une batterie est un système dont l'entropie varie à l'instar de la chute d'eau.

    @+
    Dernière modification par HULK28 ; 25/10/2016 à 06h42.
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     


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  6. HULK28

    Date d'inscription
    janvier 2006
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Bon on va entrer dans le vif du sujet.

    Il nous faut commencer par une rapide présentation des différentes technologies d'accumulateurs "lithium".
    Car chacun a ses avantages et ses faiblesses, comme toutes choses en ce bas monde.
    Mais avant définissons ce qu'est une batterie lithium et par conséquence ce que ça n'est pas.

    C'est un système de stockage d'énergie électrique sous forme chimique.
    On dit que c'est un système électro-chimique secondaire, puisque la réaction chimique est réversible, contrairement à une pile qui est système électrochimique primaire et une pile ne peut être rechargée.
    Un accumulateur est caractérisé par sa capacité notée C et définie en Ah (ou mAh), la capacité quantifie le nombre de charges électriques emmagasinés dans la batterie, et la tension qui dépend de la nature des matériaux d'électrodes utilisés.
    Communément on utilise l'Ampère pour le courant de charge et de décharge, bien entendu, mais plus souvent par commodité usuelle on utilise un multiple de C.
    Une décharge à 1C définit un courant de décharge équivalent à la capacité nominale en une heure.
    On parle de régime de charge ou de décharge (en anglais "charge or discharge rate")
    Une association d'accumulateurs (ou de cellules, "cells" en anglais) en série et/ou en parallèle forme une batterie ("battery" en anglais ou "battery pack" ).
    L'appellation traditionnelle pour indiquer le type d'assemblage s'exprime en nombre de S pour indiquer le nombre de cellules mises en série et en P pour le nombre d'éléments en parallèle.
    Par exemple 5S2P indique immédiatement que la batterie est constituée de 5 cellules en série ayant chacune 2 éléments en parallèle.
    Et non pas deux groupements de 5 éléments en série mis en parallèle, ce n'est pas équivalent d'un point de vue fonctionnel comme nous le verrons plus tard.

    Il existe 2 familles principales de lithium:
    -> lithium-Polymère (ou LiPo) composée d'une électrode négative en lithium métallique, d'une électrode positive poreuse dite "d'insertion" et immergée dans l'électrolyte, et une électrode polymère.
    -> lithium-ion ou (Li-Ion), avec une électrode négative constituant le collecteur, fait en cuivre et ayant sur chacune de ces faces le matériau actif.
    Un séparateur afin d'isoler l'électrode négative et positive.
    Enfin l'électrode positive qui constitue le collecteur de courant en aluminium et recouverte du matériau actif d'insertion au lithium.

    Comparaison entre différentes technologies d'accumulateurs

    Pour se faire une idée des avantages et des inconvénients il faut retenir les points suivants:

    Chaque technologie a été conçu pour répondre à des besoins très variés, tant en terme de coût que d'applications.

    Le plomb:
    Il fête ses 150 ans et est toujours d'actualité, il est encore à ce jour l'accumulateur le plus fabriqué au monde et de loin.
    Les raisons sont liées à son faible prix (environ 120 euros la tonne), au fait qu'elle est recyclable à 90% (la filière de recyclage est ancienne et indispensable compte tenu de la forte toxicité du plomb), que le parc automobile mondial est encore essentiellement équipé de batterie 12V au plomb.
    Son énergie spécifique pratique (Wh/kg) est comprise entre 30 et 50, sa tension nominale est de 2.1V.
    Avantages principaux:
    ->facilité d'utilisation et de mise en oeuvre
    ->pas besoin d'électronique et de gestion sophistiquée, juste prévoir un système de délestage pour éviter de la vider ou de la surcharger
    ->prix faible
    ->capable de fournir de forts courants (mais peu de temps)
    ->recharge possible par des moyens primitifs facilement tolérés (redressement par pont par exemple)

    Cette technologie est très au point et robuste, sa fabrication est simple.

    Inconvénients principaux:
    ->lourd et encombrant
    ->non stabilité de la tension de l'état chargé à l'état déchargé (pas forcément un problème majeur selon l'application)
    ->courant de fuite notable
    ->effet mémoire
    ->nombre de cycles moyen (500-1000)
    ->capacité dépendant fortement du régime de courant (effet Peukert)
    ->temps de recharge long (C/10 à C/5)
    ->profondeur de décharge faible.

    Les technologies à base de Nickel [Nickel-Cadmium (Ni-Cd), Nickel-Metal-Hydride (Ni-Mh)]

    Le Ni-Cd est interdit dans l'union européenne, dans les biens de consommations domestiques, depuis 2006.
    Il continue a être produit pour l'industrie car il présente de réels avantages que n'offrent pas encore les technologies lithium au même prix.

    Ni-Cd
    Avantages principaux:
    ->charge endothermique (signifie absorption de la chaleur) ce qui implique qu'une élévation thermique signifie la fin de charge.
    ->accepte bien les décharges complètes (ce qui augmente d'ailleurs leur durée de vie, donc préconisé)
    ->grande durée de vie pouvant atteindre 20 ans (si bonne gestion)
    ->électrolyte alcalin (non acide)
    ->accepte de forts courants de décharge et de charge du fait d'une résistance interne faible.
    ->peut être stockée déchargée
    ->conserve ses performances à basse température

    Inconvénients principaux:
    ->contient des matières très toxiques notamment le Cadmium (peu recyclable)
    ->densité énergétique faible à moyenne (un peu mieux que le plomb)
    ->auto-décharge importante (20%/mois)
    ->effet mémoire important, en cas de charge discontinue la capacité perdue durable peut atteindre 30%.
    ->tension nominale faible (1.2V)

    Ni-Mh
    Cette technologie évolue encore de nos jours, elle reste compétitive grâce à quelques évolutions récentes.
    Elle se distingue du Ni-Cd par le fait de ne pas contenir de matières hautement toxiques comme le Cadmium mais contient l'hydroxyde de potassium qui est particulièrement irritant et réagit vivement au contact de l'eau, donc la prudence est de mise malgré tout.
    Cet accumulateur se présente essentiellement sous forme "bâton" identique aux formats piles.
    Il est d'ailleurs pour cette raison une des principales causes de confusion entre pile et accumulateurs dans l'esprit des gens.

    Avantages principaux:

    -> densité énergétique quasiment du double que le Ni-Cd
    -> très faible effet mémoire sauf en fin de vie (les évolutions récentes ont bien progressé sur ce point)
    -> bon recyclage
    -> mêmes avantages que le Ni-Cd concernant les courants de charge et décharge (résistance interne faible)

    Inconvénient principaux:
    -> ne supporte pas la surcharge (implique une surveillance plus complexe et donc un chargeur parfaitement adapté)
    -> nombre de cycles plus faible que pour le Ni-Cd (sauf cas très particuliers récents), environ moitié moins.
    -> auto-décharge importante vis à vis du lithium (les meilleures Ni-Mh ont 20% d'auto-décharge par an), les Ni-Mh du commerce perdent 10% de leur charge en 24h puis 10% de leur charge par mois.
    -> contrairement au Ni-Cd le Ni-Mh est exothermique, donc chauffe quand circule un courant.
    -> se stocke chargé pour compenser l'auto-décharge.
    -> ne supporte pas bien les décharges profondes.

    Nous reviendrons sur certains points par la suite, car il y a les généralités d'un coté et les spécificités de l'autre, qui sont nombreuses concernant les accumulateurs.

    A suivre.
    Dernière modification par HULK28 ; 27/10/2016 à 12h13.
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     

  7. HULK28

    Date d'inscription
    janvier 2006
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Le lithium est le plus léger des métaux solides, il flotte sur l'eau.
    Il développe un fort potentiel électrochimique qui en fait l'un des plus réactifs des métaux.
    Ca permet ainsi de stocker une plus grande énergie à volume équivalent, on dit qu'il possède une forte énergie massique (Wh/kg).
    Faible poids, tension élevée, voici un bon candidat pour réaliser un accumulateur, c'est ce que ce sont dit les chercheurs de chez SONY en découvrant les propriétés électro-chimiques uniques qu'offre le lithium.
    Ils ont été les premiers à mettre cette technologie sur le marché au tout début des années 90.
    Il faut savoir qu'une cellule lithium possède très peu de lithium en fait:
    Il faut compter 8g pour une batterie de 100Wh
    Soit 12.5Wh/g ou encore 80mg/Wh.

    Si on prend une cellule 18650 de 3Ah nous savons que son énergie est W=U.It=3.6*3=10.8Wh
    Ce qui fait un poids de 10.8*0.08 = 0.86g de lithium... avec une densité massique de 0.53g/cm^3 ça prend 1.62cm^3 seulement.
    Une cellule 18650 pèse en moyenne 50g, donc l'essentiel du poids est loin d'être le lithium!

    les accumulateurs lithium ioniques ne sont pas liés à un couple électrochimique précis.
    C'est une différence fondamentale avec les autres technologies.
    Les batteries au plomb ou au Nickel n’ont connu que très peu d’évolutions malgré leur existences centenaires.
    Pour le plomb on peut citer le calcium pour remplacer l'antimoine et pour le nickel le NiMH pour remplacer le cadmium.

    Tout matériau capable d’accueillir des ions et/ou des atomes de lithium peut être à la base d'une nouvelle technologie lithium-ion.
    C'est dire le champ du possible.
    Les accumulateurs Li-Ion se distinguent par le matériau de leur électrodes (d'où un choix très fourni de métal-oxydes)

    J'en profite pour soulever une erreur classique, ou plutôt un abus de langage très répandu concernant l'usage de "anode" et "cathode" pour un accumulateur.
    Je ne parle pas ici de diodes mais des électrodes de l'accumulateur.
    La méprise est que dans le cas d'une pile les électrodes n'ont qu'un seul mode de fonctionnement contrairement aux accumulateurs qui ont un fonctionnement réversible.

    D'une manière générale le travail électro-chimique s’effectue entre un réducteur, dont le potentiel est le plus bas possible, et un oxydant,
    dont le potentiel est le plus haut possible, afin d’obtenir une f.e.m la plus élevée possible.
    Il faut aussi trouver l’électrolyte adéquat puisque celui-ci doit rester neutre (inerte) vis-à-vis des matériaux d’électrodes.
    Un accumulateur électrochimique se compose donc généralement de deux électrodes, de conducteurs électroniques où siège la matière active,
    et un électrolyte assurant la conduction ionique entre les deux électrodes.
    Une membrane isolante, appelé séparateur, est utilisée pour séparer les électrodes mécaniquement, et ce afin d’éviter tout court-circuit interne.
    En électrochimie, la dénomination des électrodes n'est aucunement rattachée à leur polarité, en conséquence
    une anode (respectivement cathode) n’est pas nécessairement une électrode positive (respectivement négative).
    Par définition l’anode est le siège d’une réaction d’oxydation, et la cathode le siège d’une réaction de réduction.
    Pour vous en rappeler un moyen mémo-technique simple:
    Anode/Oxydation (commence chacune par une voyelle)
    Cathode/Réduction (commence chacune par une consonne)
    Leur nature change donc au rythme des cycles de charge et décharge.

    Une charge implique que les électrons sortent du pôle + (et oui c'est l'inverse du sens conventionnel qu'on apprend à l'école ), donc on a une perte d'électrons donc une oxydation => c'est une anode, et rentrent par le pôle -, donc gain d'électrons => réduction donc cathode.
    Lycée de Versailles en décharge (comme dans le cas d'une pile qui ne peut être que générateur), le + devient la cathode et le - l'anode.
    Rappelez-vous qu'il est donc important de préciser si on est en charge ou décharge quand on parle d'anode ou de cathode pour un accumulateur...
    Dernière modification par HULK28 ; 27/10/2016 à 18h36.
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     

  8. balisto56

    Date d'inscription
    septembre 2015
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Bonjour.

    Un énorme merci à HULK28 pour ton cours magistral, pédagogique complet et simplement expliqué.........du grand art !

    Je découvre un sujet que je ne connaissais pas du tout.

    Cordialement.
     

  9. annjy

    Date d'inscription
    mai 2007
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Citation Envoyé par balisto56 Voir le message
    Bonjour.

    Un énorme merci à HULK28 pour ton cours magistral, pédagogique complet et simplement expliqué.........du grand art !

    Je découvre un sujet que je ne connaissais pas du tout.

    Cordialement.
    bsr,
    à mon avis, ce n'est que le préambule.......

    Merci a Hulk de prendre le temps de diffuser une petite partie de ses connaissances.
    cdlt,
    JY
     

  10. JeanR40

    Date d'inscription
    octobre 2016
    Messages
    13

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Sujet très d'actualité.

    Car chez Lxxl nous avons actuellement des Ni-Mh à un prix imbattable

    ###### Suppression du lien commercial un peu trop envahissant.

    Vendus sans chargeur. Je crains le pire. Combien utiliseront leurs vieux chargeurs Cd-Ni ?
    Dernière modification par gienas ; 28/10/2016 à 09h04. Motif: Suppression du lien commercial qui accapare un peu trop l'écran
     

  11. HULK28

    Date d'inscription
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Merci pour vos encouragements.

    Les différents accumulateurs lithium.

    Avant de voir les avantages et inconvénients principaux des accus lithium, il est nécessaire de bien appréhender que les choses ne sont
    pas aussi simples qu'avec les autres technologies, car seules quelques généralités peuvent s'en dégager tellement les comportements sont divers à travers cette vaste famille.

    La nature des matériaux employés dans les accumulateurs Li-ion conditionne leur comportement thermique.
    Selon l'objectif à atteindre, accumulateur "énergique" ou accumulateur "puissant", les choix de matériaux seront très différents.
    Aujourd'hui la palette entre "énergique" et "puissant" s'est agrandie, car les besoins se sont extrêmement développés dans tous les domaines, du coup les transitions fonctionnelles sont devenues moins franches.

    L'électrode négative dans les accumulateurs commercialisés actuellement est à base de carbone sous différentes formes
    (carbone dur, graphite, ...).
    En revanche, de nombreux matériaux sont utilisés pour l'électrode positive : les premiers accumulateurs commercialisés par
    Sony comportaient une électrode positive constituée d'oxyde de Cobalt (LiCoO2).
    Depuis une multitude de "potions" à base d'oxydes de Cobalt, Manganèse, Nickel, Fer, Souffre, .... sont réalisées ou à l'étude à coup de budgets énormissimes, tractées par le marché automobile et le marché, en pleine expansion, des applications nomades dit "mobility".

    Il existe 5 sous familles principales de Lithium possédant chacune une tension nominale propre:

    -> Les lithium à base de Cobalt (NMC, LCO, NCA) ont une tension nominale valant 3.6V~3.7V
    Ces lithiums représentent la grande majorité de la production mondiale (75%), avec une nette croissance du NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt) autour de 30%, le LCO (Lithium-Cobalt-Oxyde) est autour de 30% mais en perte de vitesse, le NCA (Nickel-Cobalt-Aluminium) environ 15%.

    -> le LMO (Lithium-Manganese-Oxyde) donc sans Cobalt, pèse 12% du marché, tension nominale 3.6V.

    -> Le LiFePO4 ou LFP (lithium-Fer-Phosphate) avec une tension nominale à 3.2V~3.3V représente 10% du marché mais est
    en nette progression ces dernières années.

    -> Le lithium Titanate (LTO) avec une tension nominale de 2.4V est encore très faiblement fabriqué, les quantités demeurent anecdotiques
    comparées aux précédentes, peut-être 1%.

    -> le Li-Po a une tension nominale à 3.7V et progresse lentement à 3%.

    Ces % fluctuent d'année en année, ils permettent juste ici de fixer un peu les idées.
    Nous reviendrons en détail sur chacune de ces familles au cours des exposés suivants.
    On peut déjà retenir coté coût que:

    Si on fixe le NMC à 1 comme référentiel de prix, le LFP vaut x2, le LTO x4.

    A cela il faut évoquer les technologies en cours de développement, encore au stade de la recherche mais qui pèseront dans un futur proche.
    Pour en citer quelques-unes prometteuses:

    Le lithium-Souffre (qui permettrait de doubler l'énergie stockée donc fortement portés par le marché automobile)
    Le lithium-Air (pour son coté propre mais en attente de solutions tant les problèmes rencontrés sont complexes à résoudre)

    Et l'avenir peut révéler bien des surprises, difficile donc de faire des prospectives dans ce domaine au delà de 10 ans.

    En guise de récréation:

    Le coté physique de la bête ou à quoi un accumulateur lithium ressemble.

    3 types de contenants:

    -> cylindrique
    -> prismatique
    -> poche (pouch en anglais)


    -> Les cylindriques:

    lithium_cylindrique.jpg

    Elles sont constituées d'une enveloppe en acier fin.
    Les cylindriques sont très diverses en tailles mais un standard se démarque nettement du lot les "18650"
    18 est le diamètre, 650 est la longueur, on peut pas faire plus simple.
    On trouve également des 26650, des 32650, etc.
    Donc pas question de parler de AA ou AAA comme pour les piles cylindriques.
    On ne le dira jamais assez, une pile n'est pas un accumulateur.
    Il existe également des "bouteilles" facilement reconnaissables par leurs formes allongées et par le fait que leurs pôles sont des trous filetés, du fait de leur grande capacité (20Ah... 100Ah par cellule), donc bien plus commode pour assembler un "bus bar".

    cellule-lithium-headway-3-2v-15ah-40152s.jpg
    Nous reviendrons plus loin sur ce qu'est un "bus bar".
    La capacité d'une 18650 est au maximum (à ce jour) autour de 4000mAh.
    Vous noterez que j'aurai pu écrire 4Ah mais pour ce type de cellule il est plus pratique de parler en mAh, car les capacités sont rarement fixées à des valeurs bien rondes, on a plus souvent affaire à 2400mAh, 3100mAh, 4200mAh, etc.
    On retiendra qu'une 18650 est une cellule, un groupement de 18650 forme une "batterie" ou un "pack batterie".

    -> les prismatiques
    lithium_prismatique.jpg


    De formes parallélépipédiques, elles présentent l'avantage de la cylindrique avec un réservoir solide mais en aluminium et permet un volume d'assemblage plein sans pertes d'espaces tels que nous l'avons sur les cylindriques. La faible épaisseur sur de petites capacités permet d'équiper tout équipement à faible encombrement.
    On rencontre plus largement ce type de format sur des technologies LTO (Lithium Titanate) ou LiFePO4 (lithium Fer Phosphate) de fortes capacités.
    Comme pour le format "bouteille" les prismatiques sont plus pratiques à assembler sur un bus bar, c'est en majorité ce que l'on trouve dans les batteries de véhicules électriques (voitures, bus, etc).


    -> "pouch" ou poche

    pouch-cell-battery.jpg

    Ce type d'enveloppe est celui qui permet l'encombrement le plus fin, mais des trois types est aussi le moins sécurisé.
    (Nous verrons que des recherches très récentes tentent avec un certains succès de contourner cette faiblesse.)
    En cas de transpercement par un objet métallique de l'enveloppe l'incendie et l'explosion sont certains et quasi spontanés.
    L'objet métallique crée un court-circuit interne qui libère d'abord des gaz puis après emballement thermique les gaz s'enflamment et libèrent l'énergie contenue en une fraction de seconde.
    Pour cette raison on fait des tests que l'on nomme "test clou". Nous en reparlerons par la suite et de bien d'autres choses encore.
    Dernière modification par gienas ; 28/10/2016 à 09h00.
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     

  12. gienas

    Date d'inscription
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    27 177

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Bonjour à tous et plus particulièrement à HULK28 que je remercie pour son départ "au quart de tour", sans préparation ni concertation préalable.

    Citation Envoyé par balisto56 Voir le message
    ... Un énorme merci à HULK28 pour ton cours magistral, pédagogique complet et simplement expliqué.........du grand art !

    Je découvre un sujet que je ne connaissais pas du tout ...
    Citation Envoyé par annjy Voir le message
    ... Merci a Hulk de prendre le temps de diffuser une petite partie de ses connaissances ...
    Tout pareil pour moi même.

    Citation Envoyé par JeanR40 Voir le message
    Sujet très d'actualité ...
    Là, un peu trop publicitaire, d'autant que l'information tend à "prendre la main" de l'affichage, c'est pourquoi le lien a été supprimé.

    Comme je l'ai annoncé dans le #1, cette discussion sera, au final, placée dans les épinglés, après avoir été "nettoyée" des réponses dites d'encouragements ou commentaires. Ces réponses ne seront pas supprimées, mais simplement détachées du fil principal, et un lien sera fourni le moment venu.
     

  13. balisto56

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Messages
    639

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Citation Envoyé par gienas Voir le message
    Comme je l'ai annoncé dans le #1, cette discussion sera, au final, placée dans les épinglés, après avoir été "nettoyée" des réponses dites d'encouragements ou commentaires. Ces réponses ne seront pas supprimées, mais simplement détachées du fil principal, et un lien sera fourni le moment venu.
    Bonjour.
    Etant de l'ancienne génération, la génération papier, serait-il possible d'avoir à la fin un petit dossier à charger en PDF.

    Cordialement
     

  14. HULK28

    Date d'inscription
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    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    A la fin je reformaterai un peu tout ça, là comme je ne peux pas éditer et corriger c'est un peu galère.
    Oui je ferai un pdf.
    @+
    "Le temps met tout en lumière." Thalès
     

  15. balisto56

    Date d'inscription
    septembre 2015
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    639

    Re : Discutons des batteries lithium-Faire? Pas faire? Et la sécurité?

    Citation Envoyé par HULK28 Voir le message
    Oui je ferai un pdf.
    @+
    Merci !

    Cordialement
     


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