Les nouvelles générations de batteries

Le Lithium face aux technologies standards

Les batteries standards (électrolyte liquide, GEL, AGM), comme nous l’avons vu dans un précédent article ont, toutes technologies confondues les mêmes inconvénients : la capacité disponible et le temps de recharge. La capacité disponible pour ne pas la détériorer est de 70% de la capacité. Par exemple, sur une batterie de 100 Ah, on ne peut disposer que de 70 Ah. La recharge pour ne pas détériorer les plaques est au maximum de 10% à 15% de la capacité totale, un modèle de 100 Ah sera rechargé sous 10 à 15 ampères. Un cycle complet de recharge est d’environ 12 heures. Qu’apporte le Lithium ? Le taux d’autodécharge est sensiblement le même que sur les batteries fermées de l’ordre de 2%, mais les deux points positifs sont la possibilité d’utiliser toute la capacité (100 ampères sur une batterie de 100 Ah) et avoir une recharge rapide. Une batterie Lithium peut accepter un courant de charge égal à sa capacité. Par exemple, une batterie de 100 Ah complètement déchargée peut être rechargée en une heure. Toutefois êtes-vous prêt à opter pour cette technologie ? D’autres questions se posent de la recharge à bord à la sécurité. 

Pour y répondre, nous avons posé onze questions, par l’intermédiaire de Mr Daniel Didiot, directeur de la société Watt For Fun en France, à Henning Ull, responsable du développement lithium, et à Lukas Ablasser, en charge du service technique au sein de la société BVD, fabricant allemand de batteries lithium sous la marque Flybat, très présent sur le marché du loisir (bateaux, camping-cars, etc.).

Figaro Nautisme : Lors de la recharge à bord avec un chargeur, quelle courbe de charge doit être utilisée pour des batteries lithium LiFePO4, et quelles sont les valeurs recommandées en termes de tension et de courant de charge pour un modèle 12 V ? 

BVD : En ce qui concerne les batteries Lithium (LiFePO4), une courbe de charge CC/CV (courant constant/tension constante) est utilisée. La tension de fin de charge pour les batteries 12 V est de 14,6 V. Le courant de charge maximal dépend du modèle et peut aller jusqu’à la capacité maximum de la batterie. 

Figaro Nautisme : Le courant délivré par l’alternateur sur un bateau est d’au moins 75 ampères. La batterie peut demander ce courant, mais l’alternateur n’est pas conçu pour le fournir en continu. C’est pourquoi les fabricants de chargeurs ont développé des convertisseurs 12 volts/12 volts dotés d’une régulation du courant afin d’éviter d’endommager l’alternateur. Cette solution est-elle pertinente ? Sauf si le BMS assure déjà cette fonction.

BVD : En principe, il est possible de faire fonctionner les batteries de démarrage et de servitude sans booster de charge. Cependant, pour éviter d’altérer voire d’endommager l’alternateur, il est recommandé d’adapter un booster de charge adapté aux batteries LiFePO4, permettant de contrôler et de réguler le flux de courant. 

Figaro Nautisme : La recharge s'effectue par énergie solaire ou éolienne ? 

BVD : Pour la recharge via le solaire ou l’éolien, on retrouve le même problème que pour l’alternateur, un régulateur de charge approprié est nécessaire pour adapter la tension et le courant à la batterie. Le choix correct de la courbe de charge est ici aussi essentiel. 
 

Figaro Nautisme : Les batteries se trouvent très fréquemment dans la cale. En cas d’infiltration d’eau (eau de mer conductrice), elles peuvent être submergées, ce qui présente un risque de court-circuit. La batterie est-elle protégée par le BMS ? 

BVD : Il va de soi que la batterie doit toujours être protégée de l’humidité. Toutefois le BMS protège contre le court-circuit en cas d’inondation, afin de minimiser le risque.

Figaro Nautisme : Il existe très fréquemment deux parcs de batteries sur un bateau : un pour les consommateurs et un pour le moteur. Ceux-ci sont indépendants l’un de l’autre, mais ils peuvent être connectés en parallèle en cas de problème, par exemple, pour démarrer le moteur. Est-il possible de réaliser un montage en parallèle si un parc est constitué de batteries Lithium et l’autre de batteries classiques (standard, GEL, etc.) ?

BVD : En principe, le montage en parallèle de deux types de batteries différents n’est pas conseillé, car les tensions de fonctionnement différentes peuvent poser problème. Toutefois, en cas d’urgence, par exemple pour démarrer le moteur, un montage en parallèle des deux parcs de batteries peut être envisagé. 

Figaro Nautisme : À terre (vélos, trottinettes électriques, voitures, etc.), les médias rapportent régulièrement des incidents. Qu’en est-il sur un bateau ?

BVD : Les incidents fréquemment rapportés concernent principalement les batteries NMC (Nickel Manganèse Cobalt) utilisées dans la majorité des véhicules électriques. La stabilité thermique des NMC est nettement inférieure à celle des LFP (LiFePO4), ce qui les rend plus sensibles à l’emballement thermique. Les principales causes d’incendie sur les batteries Lithium sont également des cellules endommagées (par exemple suite à un choc ou une chute), une électronique de charge défectueuse ou une surcharge. 

Figaro Nautisme : Il joue un rôle important (régulation du courant, tension, protection, etc.). Tous les BMS sont-ils de bonne qualité ? Existe-t-il une norme obligatoire ?

BVD : Toutes les batteries et les BMS associés doivent être conformes aux normes DIN EN 62620, UN 38.3, CE, RoHs, etc. En ce qui concerne nos productions (Flybat), nos BMS intègrent des mécanismes de sécurité pour : la protection contre les surtensions, les sous-tensions, la surchauffe, le froid excessif, la surcharge, le dépassement de la capacité de charge, le court-circuit. De plus chaque batterie peut être consultée et surveillée par Bluetooth.      

Figaro Nautisme : Quelles précautions doit-on prendre lors de l’hivernage ? Est-il recommandé de laisser un petit panneau solaire connecté pendant l’hivernage pour maintenir la charge ?

BVD : Nous recommandons de charger complètement les batteries avant hivernage. Une charge d’entretien n’est pas nécessaire en raison de la faible autodécharge. Le stockage est possible sans problème jusqu’à -20°C. Lors de la remise en service des batteries, les cellules sont préchauffées par l’élément chauffant intégré afin de préserver et de prolonger leur durée de vie. 

Figaro Nautisme : Quelle est la durée de vie d’une batterie Lithium par rapport à une batterie classique ?

BVD : Les batteries LiFePO4 sont conçues pour au moins 3000 cycles à 80% de profondeur de décharge, si elles sont utilisées correctement. Une batterie AGM n’atteint qu’environ un dixième de ce résultat pour la même profondeur de décharge.

Figaro Nautisme : Sur Internet, on trouve des batteries LiFePO4 100 Ah à moins de 200 euros, alors que d’autres de même capacité sont proposées à 900 euros, comment choisir ?

BVD : Comme les différences de qualité ne sont pas évidentes au premier coup d’œil, il faut prêter attention à certains points comme la présence de certificats, une forte capacité de courant, le taux d’autodécharge, etc. Le BMS doit assurer l’équilibrage des cellules et la fonction d’égaliseur. Il doit gérer la température de chauffe par un système qui enveloppe les cellules. Pour les cellules, il y a quatre niveaux de qualité reconnus A, A+, B et C. Ces points que nous retrouvons sur nos batteries Flybat et qui justifient le prix ne sont pas présents sur toutes les marques. Il est bon de le vérifier avant achat.

Figaro Nautisme : Quel est selon vous l’avantage du Lithium ?

BVD : Les batteries LiFePO4 peuvent être déchargées jusqu’à 100%, toute l’énergie stockée est disponible. Une batterie standard en revanche, subit une réduction drastique de sa durée de vie si la décharge est aussi profonde. La différence de poids entre les deux technologies est énorme. A titre indicatif, nos batteries liFePO4 sont plus de deux fois plus légères que les AGM. Par exemple, une batterie AGM de 95 Ah pèse environ 26 kg, alors qu’une LiFePO4 de capacité équivalente ne pèse qu’environ 10 kg. 

Ce qui doit être modifié 

Le premier élément pour recharger les batteries Lithium est de disposer d’un chargeur conçu pour cette technologie. La majorité des nouveaux chargeurs propose une courbe de charge dédiée au Lithium. Quant à l’alternateur, sur la majorité des moteurs diesel (28 CV à 100 CV), il est conçu pour fournir un courant de 75 à 100 ampères. Une batterie au Lithium peut demander un courant égal à sa capacité, par exemple sur une de 100 Ah, complètement déchargée 100 ampères pendant une heure. Il est recommandé de vérifier que l’alternateur est à même de le fournir. Un autre point, les câbles de liaison entre le chargeur, l’alternateur, les panneaux solaires, l’éolienne doivent être dimensionnés en fonction du courant.  

Le rôle d’un relais de couplage

Lorsque l’on modifie son installation bien souvent on garde pour le démarrage moteur les batteries plomb d’origine et on passe au Lithium pour les servitudes. Pour éviter à l’alternateur des surcharges qui peuvent le détériorer, la solution est d’insérer entre l’alternateur et les batteries un RCB (Relais Couplage Batteries). Son rôle est de protéger l’alternateur en limitant le courant dans la batterie Lithium (réglage manuel par molette) tout en conservant la capacité de charge pour la batterie du moteur.  

Notre avis

Il est évident que les batteries Lithium (LiFePO4) apportent beaucoup de points positifs par rapport aux anciennes générations (électrolyte liquide fermée, GEL, AGM), mais elles doivent être choisies quelle que soit la marque en respectant les points techniques que nous avons abordés. Les grandes marques comme BVD, Victron, Mastervolts, Cristec, etc. sélectionnent des éléments Lithium et des BMS répondant aux normes. Pour la protection des moyens de recharge (alternateur, solaire, etc.), il est conseillé d’utiliser un RCB (relais de couplage batteries).