Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Électricité, soleil, Éole, gaz ou carburant.
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Pit
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Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Pit » lun. 7 janv. 2019 22:26

Bonjour à tous.

J'ai découvert grâce à un membre d'un autre forum (FourgonPassion.org en l’occurrence) le blog du maître à bord après Dieu d'un catamaran de 13 mètres (baptisé Tao) dans lequel lui et sa femme vivent en permanence.
Il s'intéresse au lithium depuis 2015, et il a donc maintenant une certaine expérience de cette technologie.
Il a pris la peine d'écrire tout ce qu'il a appris et mis en œuvre, merci à lui, c'est très instructif; c'est conforme à ce que j'avais compris d'un site US (marinehowto) mais c'était en américain et donc moins évident à comprendre.
Ce retour d'expérience du milieu nautique permet de voir comment éventuellement transposer la technologie dans le monde des camping-cars où ça commence à se répandre mais ce n'est pas encore de série ni même proposé en option, sauf sur les très haut de gamme ! Isère Evasion a commencé il y a trois ans à faire de telles installations mais le matériel évolue et est maintenant plus sophistiqué (plus fiable ??) mais toujours aussi cher.

Pour ceux qui s'intéressent à la question et qui ont du temps, il y a donc une très bonne lecture sur le blog "taosailing", le chef de bord a tout fait lui-même et il a longuement réfléchi à la question .
Sur un bateau qui fait de la croisière hauturière (Polynésie, Caraïbes, ..etc...), vaut mieux pas se louper !
C'est une installation importante avec une grosse capacité Ah (8 cellules de 300Ah en configuration 2P4S = mise en série de quatre groupes de deux cellules en parallèle, pour obtenir un parc de 600Ah en 12 Volts), avec de gros consommateurs comme il peut y en avoir à bord d'un bateau de croisière (guindeau, winch, désalinisateur, machine à laver, ...etc.), et plusieurs générateurs de courant (panneaux solaires, groupe électrogène et deux moteurs de propulsion).

Il rappelle sur son blog la phrase de Confucius : « Celui qui aime apprendre est bien prêt du savoir » !
Après avoir tout lu, restera à assimiler, savoir c'est bien mais faire bien à partir de ce qu'on a appris c'est encore mieux (et personnellement je ne me sens pas de taille à relever le défi tout seul).
:lol:
Les liens vers le blog taosailing :
  1. Batteries au lithium : oui mais ...., découverte des batteries Lithium Fer Phosphate, introduction du sujet
  2. Avantages des batteries LFP, et aussi les contraintes, avec entre autres le rappel "Elles peuvent être utilisées en dessous de 0°C, mais jamais rechargées quand il gèle." (c'est souvent pas dit par les vendeurs). Et aussi "lui appliquer une tension de “Float” une fois qu’elle est à 100% SOC et la garder à 100% SOC ne peut pas lui faire du bien et pourrait avoir des effets négatifs sur le long terme." "Pas de phase “Float” (arrêter de charger une fois les batteries pleines)" Mais au final, il dit "y a pas photo !" si l'on regarde tous les avantages (et, ajout personnel : si l'on peut se le payer).
  3. Protection du matériel et de l'équipage, structure d'une batterie Lithium, équipements de sécurité et consignes
  4. Charger la batterie, un chapitre à ne pas louper
  5. Mise en œuvre, avec ses choix à lui pour son bateau : c'est bien expliqué.
Pour ceux qui n'auront pas le temps de tout lire (vous n'êtes pas tous retraités !), quelques extraits ci-dessous sur des paramètres importants : c'est pas mal différent de ce que l'on pratique avec les batteries au plomb.

Limites maximum à ne pas dépasser :
Bien noter que ces valeurs sont des extrêmes à ne pas dépasser.
Tout dépassement des valeurs optimales citées plus bas risque de réduire les performances, la durée de vie et peut-être d’endommager la batterie de façon irréversible. Tout dépend, à mon avis (celui de Pit !), de l'ampleur et de la fréquence des dépassements.
  • Tension de charge maximum 14,60V (3,65 V/cellule)
  • Courant maximum de charge de 1C à 2C (400A à 800A pour un parc de 400Ah)
  • Plage de température de charge : de 0°C à 45°C : lors d'une charge en dessous de 0°C, du lithium solide (métal) se forme sur l’électrode négative (phénomène de plaquage) = les ions Lithium ne peuvent plus lors de la décharge migrer dans l'électrolyte et revenir s’insérer dans la structure cristalline de l’électrode positive (voir le début du chapitre 3).
  • Courant maximum de décharge de 2C à 3C (800A à 1200A pour un parc de 400Ah)
  • Tension minimum de décharge 12,60V (3,15 V/cellule)
  • Température en décharge de -20°C à + 55°C
Conditions optimales pour les batteries au Lithium :
  • Ne pas les charger avec plus de 14,0 volts (avec 13,8 volts elles seront chargées à 100% SOC, donc inutile de dépasser 13,8 !)
  • Ne pas charger avec un courant supérieur à 0,3C (180A pour un parc de 600Ah, 60 A pour 200 Ah) : c'est déjà assez conséquent (0,1C si batterie plomb)
  • Limiter la phase d’absorption à 13,8 volts jusqu’à ce que le courant descende à 0,025C (15A pour un parc de 600Ah, 5 ampères pour 200 Ah)
  • Pas de phase “Float” = arrêter de charger une fois les batteries pleines, ou si pas possible régler la tension assez bas : contrairement aux batteries plomb il ne faut pas que le chargeur applique un cycle de type IUOU !
  • Ne pas décharger à moins de 12,0 volts ou 20% SOC = on peut utiliser 80% de la capacité sans effet nocif sur la batterie. C'est plutôt 50% pour les Gel et AGM, et encore moins pour les batteries au plomb à électrolyte liquide.
  • Positionner les batteries dans un endroit frais avec un espace suffisant pour la circulation de l’air
  • Lorsqu’elles ne sont pas utilisées, les déconnecter (y compris le BMS) et les stocker à 50-60% SOC dans un endroit frais = ne pas les faire hiverner en les ayant chargées à 100% comme on le fait avec une batterie au plomb.
Les fabricants de batteries au lithium (LiFePo4) indiquent tous des valeurs un peu différentes les uns des autres, mais toujours nettement supérieures à ces valeurs optimales, et souvent ils se rapprochent des valeurs des batteries au plomb. Il est certain que dans ces conditions la conversion au lithium est simple .....et les ventes facilitées. C'est du marketing ....
Attention : les fabricants indiquent souvent 'chargeur compatible Lithium' sur la simple valeur de la tension de charge maxi des cellules Lithium. Si vous avez tout lu, vous aurez vu que ce n'est pas OK (il vaut mieux être à 13,8, en dessous du maxi) et qu'il faut arriver à supprimer la phase de floating si on veut que la batterie dure aussi longtemps que la doc l'annonce. Donc vérifier si le chargeur que vous avez ou envisagez d'avoir est complètement paramétrable et peut sortir du réglage Lithium fixé par le vendeur.

En conclusion, ce n'est pas vraiment du plug and play !
Par exemple au niveau du chargeur : ceux d'origine dans la majorité des CC conviennent rarement car leurs réglages sont trop figés. Et, ceux qui ont mis une batterie LiFePO4 à la place de leur batterie plomb sans rien changer se sont souvent aperçu que leur chargeur chauffait car il travaillait beaucoup plus et plus longtemps pour fournir tous les ampères que la batterie LFP accepte --> ils ont acheté un nouveau chargeur.
Donc il vaut mieux choisir cette technologie sur un aménagement sur mesure car il n'y aura pas besoin de se débarrasser de certains matériels, de remplacer le câblage, ...etc...

Si on a des besoins importants en électricité et que l'on veut être autonome et que l'on est prêt à ouvrir le portefeuille (et à se serrer la ceinture sur autre chose, car on n'est pas tous riche !), il n'y a pas photo : ça surclasse largement les batteries au plomb !
On n'est pas obligé d'avoir besoin de 600 Ah, ça peut être intéressant à moins !

Dans le cas contraire (besoins faibles ou moyens, et pas plus de 2 ou 3 jours d'autonomie) les batteries au plomb (Gel ou AGM), bien dimensionnées, complétées par de l'énergie solaire (hors hiver bien sûr) pourront tout à fait faire l'affaire et ne nécessiteront pas de se familiariser avec cette technologie Lithium et ça économisera des sous.
Bonnes lectures et assimilation.
:¢<< à:

Edit :
Si j'ai un peu de temps je ferai ici un résumé des avantages des batteries LiFePO4 sur les batterie plomb (AGM, Gel) : ils sont vraiment importants mais aussi sur les contraintes que ces batteries LFP peuvent avoir il vaut mieux les connaître.
Comme d'habitude c'est une affaire de compromis (et aussi d'argent !).
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Britchon » mar. 8 janv. 2019 04:08

Bonjour Pit

Un grand merci, je commence à y comprendre quelque-chose ... à savoir que je vais changer ma batterie 235 Ah gel ... pour une de 235 Ah gel !
La réponse est oui. Mais quelle était la question ? ( W. Allen )

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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par VIP 42 » mar. 8 janv. 2019 11:12

Extraits de l’étude de Tao Sailing

Chargeurs du commerce souvent inadaptés
Malheureusement la plupart des chargeurs, contrôleurs solaires et régulateurs d’alternateurs du commerce sont complètement inadaptés pour charger une batterie au Lithium. Même ceux qui ont un réglage pour batteries au Lithium peuvent être dangereux pour vos batteries avec des tensions de charge bien supérieures à 14 volts. Ce qui n’est pas étonnant si ils se basent sur les spécifications constructeur.
Ne jamais utiliser le réglage “Lithium” des chargeurs du commerce… sauf si vous voulez détruire vos batteries.

Système de batterie au Lithium

Il faut oublier de penser “batterie au Lithium” comme un remplacement de vos batteries actuelles. La batterie n’est qu’un composant du SYSTEME qui vous fournira les performances annoncées tout en assurant votre sécurité et préservant votre investissement.

Afin de concevoir un “Système de batterie au Lithium” il est indispensable de penser à:

- Des régulateurs de charge (chargeur de quai, solaire, éolienne, alternateurs…) dont les paramètres de tension et de durée des phases de charge sont ajustables par l’utilisateur – avec pour chacun une prise de tension directement sur la batterie par un fil qui ne transporte pas de courant
- Le remplacement des alternateurs “standard” par un modèle qui peut fournir un courant élevé en continu sans échauffement excessif
- Une régulation externe pour les alternateur afin de pouvoir limiter le courant de charge en fonction de la température de l’alternateur
- Un contrôleur de batteries pour voir l’état de charge des batteries, leur tension et le courant
- Le remplacement de certains câbles afin de réduire les pertes de tension avec des courants plus forts
- Un moyen de charger les batteries moteur
=============================================================================================
Et qu’en pense le coupleur de batteries, avec ces données techniques formulées par « Tao Sailing "

Bon... je suis très content de mes 2 batteries de 165 Ah chacune, l'équivalent d'une lithium de 100 Ah en stockage (calculs de Tao Sailing).
Cordialement. Antoine
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Pit » jeu. 10 janv. 2019 19:40

Basé sur le retour d'expérience du propriétaire du bateau Tao, je mets ci-dessous de quoi lire sur les avantages incontestables des batteries Lithium LiFEPO4, et aussi, pour terminer, ce qu'il faut savoir sur leurs contraintes.
J'ai quelquefois complété, ou caractérisé le sujet pour des situations plus camping-car (en principe, le texte sera alors en italique).

1 – Nombre de cycles plus important qu'avec une batterie AGM ou Gel
► Afficher le texte
2 – Capacité utilisable plus importante que les batteries au plomb
► Afficher le texte
3 – Gain sur Poids et Volume
► Afficher le texte
4 – Charge rapide (ou même très rapide)
► Afficher le texte
5 – Tension stable jusqu'à 80% DOD
► Afficher le texte
6 – Pas de sulfatation
► Afficher le texte
7 – Efficacité proche de 100% contre 70 à 90 % pour les Plomb
► Afficher le texte
8 – Peukert et compensation en température négligeables
► Afficher le texte
9 – Auto décharge faible - stockage longue durée sans recharge
► Afficher le texte
Malheureusement, tout n'est pas aussi rose que ce que le tableau ci-dessus pourrait laisser penser !
Voir ci-après.
:twisted:
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Pit » jeu. 10 janv. 2019 20:01

Le capitaine du Tao termine le chapitre des avantages par :
"A lire tous les avantages énumérés au-dessus, on peut se demander pourquoi nos bateaux ne sont pas tous équipés de ces batteries… presque miraculeuses (par rapport aux batteries au plomb Gel ou AGM ou à électrolyte liquide) ?
Parce que ce n’est pas du “Plug-&-Play”.
Si vous remplacez simplement une batterie au plomb par une batterie au lithium, il y a de fortes chances que votre alternateur (ou votre chargeur secteur) souffre et que la durée de vie de ces batteries Lithium soit très limitée…
Il y a des choses à savoir avant de passer au Lithium."
Nota de ma part :
dans le contexte d'un camping-car, avec une quantité Ah de batterie Lithium moins importante que les 600 Ah de Tao (par exemple 200 Ah), un alternateur renforcé (180 ampères pour mon cas sur un Fiat Ducato) n'aura, à mon avis, aucun souci car la recharge ne durera pas suffisamment longtemps pour qu'il souffre.
Par contre, certains camping-caristes ayant cru au discours "plug and play" des vendeurs ont déchanté : ils n'ont pas fait souffrir leur batterie (pas encore ?), mais ils ont constaté que le chargeur d'origine chauffait beaucoup pendant la recharge, ils l'ont donc remplacé (mais voir les paragraphes N°6 et 7 ci-dessous.
Rappel : j'ai essayé de penser à mettre en italique mes commentaires ou ajouts.
.

1 – Surcharge = danger
► Afficher le texte
2 – Décharge trop profonde = danger
► Afficher le texte
3 – Charge en dessous de 0°C = danger
► Afficher le texte
4 – Déséquilibre des cellules = danger
► Afficher le texte
5 – Courant de maintien (Float) = danger
► Afficher le texte
6 – Ne pas se fier aux spécifications constructeur !!
► Afficher le texte
7 – Chargeurs du commerce souvent inadaptés
► Afficher le texte
8 – Coût initial élevé
► Afficher le texte

Donc, comme précisé dans le premier post, vu le coût actuel d'un système Lithium (et cela ne devrait pas - à mon avis - beaucoup baisser dans un avenir proche), il faut vraiment peser le pour et le contre, et souvent, si l'on n'a pas de gros besoins en courant ou autonomie ou si l'on ne veut pas dépenser autant, on décidera de conserver son équipement d'origine.
Quand il aura fini sa vie, il sera temps de voir si les prix ont baissé et vous satisfont mais alors, a minima, penser à prendre un chargeur vraiment compatible avec le Lithium LiFePO4, sans vous fier au discours ou à la doc du vendeur, et vérifiez que vos câblages sont adéquats pour supporter tous les ampères qu'ils vont transporter.

J'espère que ce sujet vous aura éclairci les idées sur cette technologie.
Je vous en dirai sans doute plus dans le courant de 2019.
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par James Cook » jeu. 10 janv. 2019 20:35

Pour m'être promené dans les allées du salon à Dusseldorf en fin d'été dernier, je peux affirmer que les batteries lithium sont bien présentes partout, chez les accessoiristes mais aussi dans les véhicules.
De l'article -très bien rédigé et juste de Tao Sailing - qu'il a construit ses batteries à partir de cellules assemblées par ses soins.
les batteries "quasi prêtes à l'emploi" sur le marché actuellement ont leur propre système de gestion électronique ( BMS ) incorporé dans la batterie . Celui fait office de garde fou pour protéger les batteries .
je suis incapable de préciser jusqu'à quel point ce BMS remplit son rôle mais j'ai l'impression que des constructeurs sérieux ( Victron, Votronic, Buettner ) maitrisent la technologie et ne nous vendent pas n'importe quoi.
Contrairement à vous, quant mes deux batteries gel rendront l'âme, je basculerai vers le lithium et gagnerai 40kg et de l'autonomie.
Souvenez vous de l'arrivée des Led... en 10 ans, on ne trouve plus une ampoule à incandescence. Beaucoup ont rejeté à l'époque cet éclairage froid et moderne.

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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Pit » jeu. 10 janv. 2019 22:09

Re

Tu as raison, James Cook : il y a des constructeurs de 'systèmes' Lithium sérieux (ce sont plutôt des concepteurs, acheteurs et assembleurs de cellules le plus souvent d'origine asiatique).
Mais il y a aussi des revendeurs de produits chinois qui sont beaucoup moins compétents ou qui n'ont pas approfondi le sujet (et quelquefois il y en a des un peu malhonnêtes) : ils ont vu qu'il y avait un marché.

Certaines batteries, achetées en Chine, n'ont pas forcément de BMS intégré, il faut l'acheter à part et l'installer soi-même.

Pour ma part, je suis parti vers un système Lithium et j'ai donné la préférence à Victron, comme par exemple, astronome, membre de ce forum et qui est de la partie : il a complètement ré-aménagé le système d'énergie de son CC avec du matériel Victron.
Isère Evasion, qui est en train d'aménager mon nouveau fourgon, est tout à fait OK avec ça, car c'est le matériel qu'ils ont déjà mis en place sur différents fourgons ces trois dernières années.
Avantage : Victron fournit beaucoup plus que les batteries, il a à son catalogue tout un tas d'appareils adaptés au Lithium, à choisir en fonction des objectifs de chacun; souvent ces appareils sont très paramétrables, pas figés sur des réglages usine. De plus, maintenant beaucoup d'entre eux communiquent via blue tooth, donc possibilité de les interroger avec son smartphone (appli Victron Connect), et éventuellement création d'un réseau d'objets connectés dans le CC (astronome peut vous en dire beaucoup plus là-dessus).

Il y a d'autres vendeurs / concepteurs de batteries LiFePO4, par exemple Super B, Mastervolt, ...etc...(voir le 1er sujet ouvert ici début 2012 -- fld c'est là ).
Au niveau batterie, la plupart des fournisseurs européens intègrent, je crois (j'espère !), un BMS correct. Le souci est plutôt au niveau des chargeurs qui, même si la doc dit qu'ils sont compatibles Lithium, ont un réglage Lithium figé et pas optimal : voir ce que dit taosailing là-dessus.

Certains fournisseurs, pas forcément cités ici, font beaucoup la culbute sur leurs batteries : beaucoup de gens achètent du rêve, alors qu'en fait, j'ai appris au fur et à mesure de mes lectures de sites sérieux et des retours d'expérience de certains précurseurs dans le monde nautique et dans le monde 'nomade à roulettes'; il faut penser au-delà de la batterie, il faut penser 'système de gestion de l'énergie'.
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par astronome » ven. 11 janv. 2019 18:42

Bonsoir Pit et tous,

Tu as fait un bon boulot de synthétisant toutes ces données.
Effectivement, il ne faut pas voir "uniquement" la batterie , mais le système dans son ensemble.

Je vous remet ici le schéma que j'ai fait pour notre CC, bon c'est un intégral donc je n'ai pas eu trop de problème pour tout caser, dans un fourgon il va falloir rationaliser.
Image

Et l'ensemble en image
Image

Un avantage des produits Victron (je précise que je n'ai pas d'actions chez eux ;) ) c'est que pratiquement tous les nouveaux produits sont communicants, soit via leur système VEdirect soit en Bluetooth.
Par exemple le contrôleur BMV surveille la température et prévient le régulateur MPPT d'arrêter la charge si la température descend sous les 5°.

Les possibilités de ce matériel sont pratiquement infinies, bien sur cela à un coût il ne faut pas se voiler la face, mais moins cher qu'une batterie EZA par exemple.

Un "petit" système lithium Victron de 90Ah complet va chercher dans les 2616€ avec MPPT, chargeur et booster, voila le détail, après il faut l'installer bien sur.
Image

Voili, voilou
Daniel, qui roule en RAPIDO 8096DF et qui campe du coté de l'Oise.Image

http://www.fourgon-passion.org/

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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par VIP 42 » sam. 12 janv. 2019 16:06

Bonjour.
Je n'arrive pas a retrouver l'article qui stipulait les dangers de certaine interventions d'extinctions de feux sur les batteries "lithium, et futures sodium, hydrogène" .
Certains extincteurs sont à proscrire, et en particulier, l'eau...
Cordialement. Antoine.
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Re: Batterie LiFePO4 : de quoi lire !

Message par Pit » sam. 12 janv. 2019 18:22

Bonjour à tous.
Merci astronome pour avoir montré comment tu verrais une "petite"installation Lithium pour un CC. La tienne est plus importante et plus sophistiquée. Chapeau bas.
C'est bien d'être de la partie.
:®®®:

Antoine :
Ne pas oublier que quand on parle batterie Lithium ion, il y a en fait de très nombreuses variantes avec des risques d'incendie ou d'explosion plus ou moins forts selon la variante.
Il ne faut pas tout mettre dans le même sac et dire lithium-ion = danger : c'est vrai pour beaucoup de variantes (en particulier Lithium Cobalt ou les Lithium polymère, Lithium – ion – manganèse, Lithium – soufre pour lesquelles un extincteur à eau, les poudres BC ou ABC ne sont pas efficaces, et éteindre les flammes n'est pas suffisant : le comburant n'est pas l'oxygène).
Il est effectivement dit que l’eau sur un feu d’accumulateur au lithium peut avoir l’effet d'aviver les flammes et de rendre son extinction beaucoup plus difficile.

Je rappelle que les batteries au plomb sont loin d'être sans danger : elles peuvent s'enflammer ou même exploser (dégagement possible d'hydrogène et d'oxygène pendant la charge) et en plus il y a le danger de l'acide sulfurique (corrosion).

Pour ce qui est des batteries Lithium Fer Phosphate dont il est question ici, c'est la moins dangereuse des Lithium-ion :
- pas de risque d'explosion : j'ai visionné l'année dernière une vidéo d'un fabricant chinois qui "s'amusait" à faire subir des traitements impensables à ses batteries : les percer avec un clou, tirer dessus à coup de pistolet, les jeter au feu, ...etc... = rien à voir avec le cas des batteries Li Po ou Li Co et les soucis de Boeing ou avec certains smartphones avec ces batteries.
- en principe pas de flammes à l'extérieur (voir les vidéos ci-après).

Pour quelques comparaisons et infos sur les LiFePO4, voir entre autres ICI
Un extrait : "elle est d’une très grande stabilité, sans risque d’incendie ou d’explosion, même avec un BMS élémentaire."

Je n'ai pas retrouvé la vidéo chinoise qui était très spectaculaire mais en voilà deux autres : .
Cas d'un incendie de camping-car :
S'il y a un feu dans le véhicule (souvent causé par le frigo à absorption fonctionnant sur le gaz), à mon avis, il y a un danger beaucoup plus grand avec les bouteilles de gaz, ça mettra moins de 10 minutes avant que ça explose !
Et idem avec le gas oil.
:§§ħhh·ð¶ð:
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