Durée de vie en cycles des batteries au lithium : 7 facteurs à vérifier par les acheteurs

Une batterie annoncée pour 6 000 cycles ne fournira pas nécessairement 6 000 cycles dans votre application. Ce chiffre peut reposer sur une profondeur de décharge (DoD), une température, un taux de charge et un seuil de fin de vie spécifiques. Pour les acheteurs qui définissent des systèmes de télécommunications, d'UPS, solaires, marins ou de traction, la durée de vie en cycles d'une batterie au lithium n'a de sens que si ces conditions correspondent au fonctionnement réel.

La durée de vie en cycles correspond au nombre de cycles de charge et de décharge qu'une batterie effectue avant que sa capacité ou ses performances n'atteignent une limite définie. Un cycle ne correspond pas nécessairement à une décharge complète : plusieurs décharges partielles peuvent totaliser un cycle complet équivalent. Vérifiez toujours la méthode d'essai et le seuil de rétention de capacité associés au chiffre annoncé.

1. Chimie et qualité des cellules. LiFePO4 est souvent choisi pour les applications nécessitant une longue durée de vie en cycles et une stabilité thermique, mais la chimie seule ne détermine pas la durée de vie. La conception des cellules, les matériaux, la régularité de fabrication et le contrôle qualité sont également importants. Comparez les données correspondant à la cellule réelle et à la configuration du pack plutôt que de vous fier à une affirmation générale sur la chimie.

2. Profondeur de décharge. La DoD correspond à la part de la capacité nominale prélevée au cours d'un cycle. Une décharge plus profonde sollicite généralement davantage les cellules et réduit le nombre de cycles disponibles par rapport à des cycles moins profonds. Pour le stockage solaire ou l'alimentation de secours des télécommunications, dimensionnez la capacité utilisable en fonction de la DoD prévue, au lieu de considérer que la capacité nominale est entièrement disponible chaque jour.

3. Température. Des températures élevées des cellules peuvent accélérer le vieillissement, surtout lorsqu'elles s'accompagnent d'un SOC élevé ou de cycles intensifs. Les basses températures peuvent limiter la charge et la puissance disponible ; charger des cellules au lithium en dessous de la plage de température spécifiée peut les endommager. Confirmez les limites de température de fonctionnement et de charge, ainsi que la présence d'une protection ou d'un chauffage assuré par le BMS si nécessaire.

4. Taux C de charge et de décharge. Le taux C exprime le courant par rapport à la capacité de la batterie : 1C correspond à un courant égal à la capacité nominale en ampères-heures, soit une charge ou une décharge nominale en environ une heure. Des taux plus élevés augmentent la chaleur et peuvent raccourcir la durée de vie en cycles s'ils dépassent les limites de la cellule ou du pack. Vérifiez séparément les valeurs continues et de pointe, y compris les limites à la température ambiante prévue.

5. Tension et profil de charge. Des surtensions répétées, une mauvaise compatibilité du chargeur ou le maintien prolongé de la batterie à un SOC élevé peuvent contribuer à sa dégradation. Vérifiez que le profil du chargeur respecte les limites de tension et de courant spécifiées par le fabricant de la batterie. Dans les systèmes UPS et solaires, vérifiez les réglages au niveau du système, et pas uniquement aux bornes de la batterie.

6. Durée passée à un SOC élevé ou faible. Le vieillissement cyclique ne constitue qu'une partie du vieillissement d'une batterie ; le vieillissement calendaire se produit pendant toute sa durée de service, même lorsqu'elle ne fonctionne pas en cycles. Un stockage prolongé ou de longues périodes en veille avec un SOC très élevé et une température élevée peuvent réduire la capacité au fil du temps. Définissez les conditions de stockage et les réglages de veille en complément des attentes relatives à la durée de vie en cycles.

7. Gestion par le BMS et intégration du système. Un BMS surveille la tension et la température des cellules, gère les limites de courant et contribue à empêcher le fonctionnement en dehors des plages autorisées. Une coordination insuffisante entre le BMS, l'onduleur, le chargeur ou la charge peut néanmoins entraîner des contraintes évitables ou des interruptions. Vérifiez les protocoles de communication, les seuils de protection et la manière dont le système indique le SOC et le SOH.

Lors de la comparaison des spécifications, examinez les conditions d'essai en même temps que le nombre de cycles. Par exemple, le pack A est donné pour 6 000 cycles jusqu'à 80 % de capacité restante, à 25 °C et avec une DoD de 80 % ; le pack B est donné pour 4 000 cycles jusqu'à 80 % de capacité, à 25 °C et avec une DoD de 100 %. Le chiffre annoncé inférieur du pack B ne permet pas de conclure qu'il durera moins longtemps dans un système fonctionnant à 50 % de DoD. Demandez les conditions d'essai détaillées et les éléments de preuve correspondants.

Dans le cadre d'une revue d'approvisionnement, demandez par écrit les informations suivantes :

- Résultat de durée de vie en cycles et seuil de capacité en fin de vie, par exemple 80 % de la capacité initiale.

- DoD, température, taux C de charge et de décharge et profil de charge utilisés pour les essais.

- Énergie nominale et utilisable, courant continu et de pointe, et plage de SOC de fonctionnement prévue.

- Conditions de garantie, notamment les limites de débit énergétique ou de cycles, la durée calendaire et les exclusions.

- Justificatifs applicables pour le transport et la sécurité du produit, notamment UN38.3 et, lorsque le projet l'exige, IEC 62619 ou UL 1973.

Établissez des attentes en matière de durée de service à partir du nombre de cycles quotidiens prévu et du profil de fonctionnement, mais considérez le résultat comme une estimation, et non comme une garantie. Un cycle complet équivalent par jour représente environ 365 cycles complets équivalents par an ; les cycles partiels modifient ce calcul. La durée de service réelle dépend également du vieillissement calendaire, de la maintenance, des commandes du système et des conditions couvertes par la garantie.

Pour le dimensionnement spécifique à l'application, les limites de charge et les réglages de protection, Newbeebattery peut intervenir comme partenaire OEM/ODM de packs personnalisés afin d'adapter la conception du pack LiFePO4 et la configuration du BMS aux exigences de projets de télécommunications, d'UPS, solaires, marins ou autres.

La durée de vie en cycles la plus utile pour une batterie au lithium est celle mesurée dans des conditions que votre système peut reproduire. Comparez les hypothèses d'essai, confirmez la compatibilité du système et dimensionnez l'installation en fonction de l'énergie utilisable et du profil de service requis, plutôt que de choisir uniquement le chiffre de cycles le plus élevé.