Quelques rappels sur les différentes technologies
La technologie la plus courante est la batterie au plomb. La fabrication fait appel à trois techniques : ouverte avec bouchons et électrolyte liquide, fermée à électrolyte liquide (couvercle soudé mais pas étanche) et la batterie étanche. Là, l’électrolyte est soit contenu dans une substance gélifié (gel), soit absorbé dans un mat de fibre de verre (AGM). Celles à électrolyte liquide avec couvercle soudé restent à ce jour les plus utilisées sur les bateaux. Elles ne sont pas étanches, mais lorsqu’elles se déchargent le gaz qu’elles dégagent, se recombine à l’eau pour refaire de l’électrolyte. La quantité qu’elles contiennent, est prévue pour être suffisante, en utilisation normale, pour la durée de vie de la batterie (5 à 7 ans). Dans cette technologie, du calcium a été ajouté au plomb, dans le but de diminuer le taux d’autodécharge (perte de capacité lorsque la batterie n’est pas utilisée). Sur une batterie au plomb ouverte, elle est de l’ordre de 10% par mois, sur une fermée au calcium, elle est de 1 à 2% ce qui évite, si on a pris la précaution de bien les recharger en fin de saison, de ne pas avoir à les entretenir pendant l’hivernage. Reste les batteries étanches. Ces modèles gel ou AGM ne dégagent aucun gaz donc elles ne nécessitent pas de ventilation et, du fait de leur étanchéité, elles n’ont pas de bac étanche. De plus, elles peuvent être installées n’importe où et dans n’importe quelle position y compris à l’envers. Actuellement, la majorité des constructeurs de bateaux reste fidèle aux batteries fermées à électrolyte liquide ou à celles au gel ou AGM. Ils sont encore réservés sur les modèles au lithium bien que ces dernières soient de plus en plus présentes sur les bateaux de course et de régate.
Plomb et lithium, des technologies comparables
Une batterie au plomb est constituée de grilles de plomb (une positive et une négative) séparées par un isolant, puis plongées dans une solution d’acide (électrolyte). Lorsque la batterie est chargée, il y a équilibre entre les composants chimiques des plaques et l’électrolyte. Si l’on rompt cet équilibre en branchant aux bornes de la batterie un consommateur, l’électrolyte se combine aux plaques et se transforme en eau. La batterie se vide. Pour lui redonner sa capacité, il faut lui réinjecter du courant, par exemple, à l’aide d’un chargeur (alternateur, chargeur, panneaux solaires, etc.). Sur une batterie lithium, la réaction est fondée non plus sur le plomb mais sur le lithium. Lorsque l’on évoque la batterie lithium, il faut bien préciser la technologie retenue pour sa réalisation. Actuellement, nous pouvons citer trois principales technologies : lithium-ion (électrode positive en oxyde de métal tel que le manganèse, électrode négative en graphite et électrolyte sel dissous dans un mélange de carbonate), Lithium-ion polymère (électrolyte polymère gélifié), lithium-fer phosphate (électrode positive composée de graphite, électrode négative phosphate de fer lithié (composé de lithium), électrolyte (polymère gélifié). Les premières batteries étaient des lithium-ion. C’est la combinaison qui offre la plus forte énergie, mais le risque de combustion voire d’explosion n’est pas nul. Pour pallier aux inconvénients du lithium-ion, une variante a été développée le lithium-ion polymère (Li-Po). Si l’énergie développée est légèrement inférieure à la précédente, elle a comme avantages son poids (pas d’enveloppe métallique), sa forme qui peut être variée et la sécurité. C’est celle que l’on retrouve sur les ordinateurs portables, smartphone, etc. Le lithium-fer-phosphate couramment appelé LFP, si elle produit une tension plus faible (3.3 volts), a comme avantages d’avoir une utilisation sécurisée et un prix de revient moins élevé que la Li-Po. Sur une LFP, la cathode est du phosphate de fer (peu cher) qui ne dégage pas d’hydrogène donc pas de risque d’explosion ni d’émission de gaz toxiques. Quant à sa durée de vie, elle est importante. C’est cette technologie (LFP) qui est retenue pour les applications mobiles comme le bateau. Son seul inconvénient est qu’elle doit posséder un système de régulation et de sécurité BMS (Battery Management System) qui est généralement intégré dans la batterie.
Le BMS, un élément indispensable
Les batteries à technologie LFP (Lithium-Fer-Phosphate) retenue dans le domaine du nautisme doivent être impérativement munies d’un système de gestion appelé BMS. Il a pour fonction d’éviter les surtensions et les sous-tensions et d’équilibrer les cellules entre elles. Ce BMS, sur la majorité des marques, est intégré à la batterie.
Pourquoi opter pour le lithium ?
Plusieurs points sont en faveur du lithium parmi lesquels il y a le poids, la capacité disponible et la rapidité de recharge. On estime qu’une batterie lithium est, à capacité égale, au minimum 3 fois moins lourde qu’une batterie standard. Une batterie standard se recharge au maximum entre 15 et 20% de sa capacité. Par exemple une de 100 Ah, se charge au maximum avec un chargeur de 20 ampères. Une au lithium de même capacité accepte 100 ampères voire plus soit un gain de temps de recharge non négligeable. Reste le prix. En ne prenant en compte que ce dernier, il est évident que les batteries traditionnelles ont un net avantage. Par exemple, Ac. Diffusion propose une batterie de Plomb Calcium (Vetus) de 110 Ah (poids 24 kg), à 160 euros, une AGM (Uniteck) de 100 Ah (poids 29,5 kg) à 279 euros et une au lithium EZA de 100 Ah (poids 13 kg) à 1 290 euros. Ce prix doit être ramené :
• Au nombre de cycles que peut fournir la batterie,
• A la capacité disponible,
• Au temps de recharge.
Sur une batterie standard, il est de 250 à 500 cycles, sur une lithium de l’ordre de 10 fois plus. Quant à la capacité réelle disponible avant recharge, sur une batterie standard, pour éviter les décharges profondes qui la détériore, elle est de l’ordre de 50% soit 50 ampères disponibles avant recharge sur un modèle 100 Ah. Sur une au lithium, elle est de 100 ampères. Quant au temps de recharge, il est de l’ordre de 5 à 10 fois moindre.
Doit-on modifier son installation ?
Les batteries lithium suivent la même procédure de câblage que les traditionnelles, en série (+ relié au -), les tensions s’ajoutent, en parallèle (+ au +, - au -), c’est la capacité. Reste le chargeur. La majorité des modèles de dernières générations possèdent un cycle de charge pour le lithium. Les autres moyens (alternateurs, panneaux solaires, éolienne, hydrogénérateur) peuvent également convenir. Sur certains modèles de batteries, un interface Bluetooth permet de visualiser sur un mobile (Android et IOS) toutes les informations relatives à la batterie (température, capacité, charge, tension de chaque élément, intensité entrante et sortante, etc.). Un plus pour bien gérer son installation.
Notre avis
Les batteries au lithium sont amenées à un développement rapide sur les bateaux. Tout d’abord, sur ceux de régate et de course qui font la chasse au poids et sur les bateaux de voyage qui recherchent une capacité maximum de batteries sans pour autant alourdir le bateau. Si ces modèles se montent en lieu et place des anciennes générations, il faut toutefois bien se renseigner avant de faire l’installation. En premier, il faut un chargeur adapté, en second, et dans la mesure du possible, un gestionnaire de batteries pour visualiser la consommation et la production. Cependant, la majorité des batteries, possèdent une application qui donne toutes les informations nécessaires.
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