SP-2:.### Z01### Accus 18650 - recharge 5 fois + rapide ? Forum Cyclurba.fr. Batteries, bms et chargeurs

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23 messages.   1 2 3   - Accus 18650 - recharge 5 fois + rapide ? [21982]
Ptit-philou
21-02-2018 à 11h33
Salut,
Une étude encourageante, pour tous les concepteurs de chargeurs et BMS ;-)

www.avem.fr
Posté le 21/02/2018 à 08:00 par Philippe Schwoerer

Les batteries lithium-ion pourraient se recharger bien plus vite !
Selon des chercheurs de l’université de Warwick, au Royaume-Uni, les fabricants de batteries lithium-ion ont indiqué, pour protéger leurs produits, des puissances de recharge maximales en deçà de leurs véritables capacités technologiques, faute de véritablement pouvoir les tester efficacement dans des conditions plus intenses. La méthode développée par l’équipe de scientifiques a mis au jour qu’il serait possible de recharger en toute sécurité les cellules cylindriques 18650 à haute densité d’énergie jusqu’à 5 fois plus vite en appliquant un courant de recharge maximal 6,7 fois plus élevé que les préconisations des industriels. Ces conclusions publiées dans la revue Electrochimica Acta ouvrent de nouvelles perspectives pour les véhicules électriques, aussi bien pour diminuer les temps d’immobilisation aux bornes de recharge que pour récupérer davantage d’énergie aux freinages et décélérations.

18650
Chaque année, ce sont plusieurs milliards de cellules de type 18650 qui sont produites dans le monde. Elles équipent de nombreux appareils, dont les ordinateurs portables. Mais on les trouve également bien présentes dans l’univers de la mobilité branchée, en particulier pour constituer les batteries des deux-roues électriques. Tesla exploite également ce standard, dont le nom trahit les dimensions des accumulateurs (18 x 65 mm), pour ses Model S et Model X. A elle seule, cette dernière référence suffit à démontrer la fiabilité et la robustesse de cette technologie, confirmées par l’étendue de leur généralisation et leur histoire qui s’étend dans le temps.

5 fois plus rapide
Si l’on en croit les travaux des chercheurs de l’université de Warwick, la durée de recharge des cellules lithium-ion à haute densité d’énergie commercialisées est arbitrairement limitée par les spécifications des fabricants pour une raison simple : Il est compliqué de s’assurer que les profils thermiques et de tension spécifiques aux électrodes ne dépassent pas les limites de sécurité. « Jusqu’à présent, obtenir ces informations ne pouvait se faire sans altérer le fonctionnement de ces cellules », explique les scientifiques qui ont réussi à mettre au point une méthode pour obtenir ces données. Ce premier travail leur a permis de développer un protocole de recharge 5 fois plus rapide que celui préconisé par les fabricants des cellules cylindriques 18650 à haute densité d’énergie. Et ce : sans compromettre les limites de sécurité des cellules. Un résultat observé sur des éléments 3 Ah équipés d’une cathode nickel-cobalt-aluminium.

Capteur à fibre optique
Pour obtenir les précieuses informations manquantes, l’équipe a eu recours à une électrode de référence in situ, composée d’une feuille de lithium métallique enveloppée dans un matériau isolant, et couplée à un capteur de température à fibre optique. Ce montage « permet de mesurer le potentiel de chaque électrode, complété par les profils de températures internes et externes de la cellule », révèlent les chercheurs. « En plus de l’optimisation des performances et de la sécurité, la surveillance de la température interne de la cellule et de chaque potentiel d’électrode peut être un atout important lorsque l’on tente de réduire les effets du vieillissement et de détecter les effets des dégradations par l’observation du glissement de la tension de l’électrode négative au fur et à mesure que la cellule vieillit », poursuivent-ils. Les cellules cylindriques 18650 testées « ont été initialement cyclées avec des courants constants, qui ont été progressivement augmentés tout en observant les réponses de l’électrode thermique et de référence afin d’éviter l’emballement thermique et l’endommagement de l’électrode », détaillent-ils.

Paliers de recharge
En règle général, la recharge des batteries lithium-ion adopte, jusqu’à un peu plus de 80% de capacité retrouvée, une puissance constante. Grâce à leurs observations, les chercheurs de l’université de Warwick ont mis au jour que ce n’était pas le scénario idéal. « Comme le risque de dégradation des cellules augmente à un SoC plus élevé, le courant de recharge a été progressivement réduit par paliers en fonction du SoC et de la tension de fonctionnement », rapporte l’équipe qui ajoute avoir glissé entre deux paliers une pause de 30 secondes afin de « permettre la cinétique de réaction cellulaire, principalement la diffusion de Warburg » et « à la cellule de se reposer légèrement avant l’étape suivante ». Ce dernier point visait aussi à éliminer le risque d’atteindre prématurément les limites de tension.

Une température à surveiller
La limite de puissance de recharge est souvent conditionnée par l’élévation de la température due à l’effet Joule ainsi qu’à un certain nombre de réactions électrochimiques exothermiques survenant pendant le fonctionnement de la cellule. Les constructeurs de voitures et utilitaires électriques cherchent le plus souvent à y remédier en incluant dans les packs un système de refroidissement liquide ou par air pulsé. L’équipe de scientifiques a cependant pu établir que la température de l’enveloppe des cellules, prise pour référence par les industriels, est d’environ 5° C inférieure à celle du noyau interne. Cette dernière ne doit pas dépasser les 60° C, sous peine de provoquer un emballement thermique particulièrement spectaculaire et destructeur. Ce qui confirme une idée de départ des chercheurs : C’est de l’intérieur des accumulateurs que doivent provenir les données qui permettront avec le plus de fiabilité d’exploiter la technologie lithium-ion.

2C
Le taux de charge optimum révélé par l’expérimentation britannique est de 2C pour les cellules étudiées. Soit 6 Ampères, et 6,7 fois plus élevé que le courant maximal préconisé par le fabricant. Alors que ce dernier indique des temps de recharge d’environ 2h40 et 3h55 respectivement pour un SoC à 80 et 100%, les scientifiques ont obtenu une baisse en toute sécurité de ces durées, au pire, jusqu’à 34 minutes et 1h35 ! C’est sur la tranche de charge SoC 0-80% que le gain a été le plus élevé. « Nous prévoyons que notre travail servira de point de départ à une compréhension plus approfondie des cellules lithium-ion commerciales grâce au déploiement de divers systèmes de capteurs in situ. Cette compréhension permettra d’avancer dans la science des matériaux de ces batteries, ainsi que dans le génie thermique et l’ingénierie électrique de leur technologie », espèrent les chercheur britanniques qui imaginent déjà des application concrètes : « Ce travail pourrait aider à la conception de systèmes de stockage d’énergie pour des applications de haute performance telles que les courses automobiles et l’équilibrage des réseaux de distribution de l’électricité ».

www.sciencedirect.com

Philippe, 1178 msg, 44 ans. Nantes (FR-44). BMW Cruise e-Bike/ Naka. E-City 68/ Vastro Geco/ Matra e-Mo+
 Citer Alerter [554298]
Jubesse
21-02-2018 à 15h02
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J'ai lu un peut en diagonale mais ça ne m'étonne pas,
Tesla dévelloperai pas des supers chargeurs si ça bousillait leur batteries
Je me demande si c'est possible pour des chimistes de faire du lithium synthétique, la blague.

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554362]

Message modifié le 2018-02-21 15:07:07 par Jubesse.
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21-02-2018 à 15h02
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Jubesse
21-02-2018 à 15h14
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Rien que 0.5C sans refroidissement ça fait une charge complète en 2h.
A 2c si tu utilise que 50% de la batterie ça peut aller très vite, une pause un café
et t'es repartie.

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554368]
Papat-Le-Bref
21-02-2018 à 15h19
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En VAE, le problème est alors transféré au chargeur... pas facile d'obtenir des chargeurs de plus d'1kW facilement transportables...
Je me suis fait un chargeur 800W à partir d'une carte d'alim HiFi. Elle fait 160 x 110 x 50mm et ~1kg avec un cordon 3m et le coil de charge Adaptto.

Papat, 18864 msg, 53 ans. Fatbike Mxus 3kw (NL). [mon blog] LiPo 18S-20Ah - Vélotaf plage 42 km/j
 Citer Alerter [554372]

Message modifié le 2018-02-21 15:21:45 par Papat-Le-Bref.
Jubesse
21-02-2018 à 16h05
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Je comprend pas l'adapto je pensais que juste le coil et une vulgère prise 230v suffisait

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554405]
Jubesse
21-02-2018 à 16h08
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Et pis vu que les contro fond de la regen, il doit bien et avoir moyen de leur mettre une fonction charger.

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554406]
Papat-Le-Bref
21-02-2018 à 17h12
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Jubesse a écrit :
Je comprend pas l'adapto je pensais que juste le coil et une vulgère prise 230v suffisait

Non, il faut une alim DC de tension inférieure à la tension min batterie. L'Adaptto fait juste la fonction step-up et la gestion courant/tension/équilibrage 100% paramétrable.

Il faut donc une alim DC puissante, ce qui reste lourd et encombrant...

Papat, 18864 msg, 53 ans. Fatbike Mxus 3kw (NL). [mon blog] LiPo 18S-20Ah - Vélotaf plage 42 km/j
 Citer Alerter [554412]
Jubesse
21-02-2018 à 17h21
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Ok du coup on a Quasi les mêmes besoins.
Il me faut une alim Ac/dc 1000W pour brancher mon step up 900W, pour des charge intermédiaire rapide.
Ou une installation photovoltaïque basse tension, puis le step up.

Du coup l'adapto c'est un contrôleur qui gère le BMS et qui fait step up, le tout en SinWave.

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554413]

Message modifié le 2018-02-21 17:28:07 par Jubesse.
Papat-Le-Bref
21-02-2018 à 18h49
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Oui c'est bien ça. Le jour où ils sortent un Adaptto avec prise secteur pour la charge... j'achète!!!!

Papat, 18864 msg, 53 ans. Fatbike Mxus 3kw (NL). [mon blog] LiPo 18S-20Ah - Vélotaf plage 42 km/j
 Citer Alerter [554428]
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Jubesse
21-02-2018 à 18h51
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Ben ouai c'est un minimum, surtout qu'il disent qu'il gère la charge en fait non.
Franchement t'as remarquer une baisse de conso en sinewave, // a un très bon contro normal.
Parce-que le bruit, déjà qu'on m'entend pas arrivé, et puis un petit filtre au pire et t'a un sinwave.
le stup up mine de rien c'est pas 100% Le rendement du coup je trouve que c'est une usine a gaze qui aurait plutôt ça place sur un projet de voiture electrique.
Et batterie très haut voltage.

Julien, 2605 msg, 40 ans. (FR-29).
 Citer Alerter [554429]

Message modifié le 2018-02-21 19:05:44 par Jubesse.
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