batteries Li craignent-elles le gel ?

les fiches techniques peuvent le donner

par exemple, pour une Victron, on trouve

Température d'exploitation

Décharge : -20 ºC à +50 ºC

Charge : +0 ºC à +45 ºC

Température de stockage -40 °C to +65 °C

En supposant que ce soit des LFP, avec l'ajout d'yttrium Winston annonce -45°C à 85°C pour la charge/décharge....bon, Winston est connu pour être optimiste dans leurs datas. Comme qu'il en soit il faut les garder entre 50-65% de charge pour le stockage et si possible (après moultes recherches google) ne pas les entreposer à moins de 0°C

Les températures de stockage, charge et décharge des LFP varient considérablement d’un fabricant à l’autre. Il y a beaucoup de différences de conception et fabrication de LFP. Il faut donc toujours prendre connaissance de la datasheet du fabricant de ses batteries et respecter impérativement les limites spécifiées.

Certaines craignent le gel alors que d’autres peuvent être stockées et déchargées sans problème jusqu’à -55°C mais chargées à pas moins de -45°C.

Avec les très grands fabricants de LFP comme WINSTON/THUNDERSKY, les données des datasheets font l’objet d’essais de certifications et d’essais par sondage. Pour aider à la compréhension de ces datasheets, les spécifications (conditions) et critères des essais réalisés par ce fabricant ont toujours été disponibles sur demande. Désormais, le manuel des batteries LFP standards de WINSTON/THUNDERSKY indique systématiquement les spécifications des essais par sondage de ces batteries, de même pour leurs essais de certification.

C’est ainsi que l’on est certain qu’une WINSTON peut restituer 85% de sa capacité à -55°C et plus de 90% à -25°C. Les WINSTON subissent en plus, par sondage, des essais de cyclage (charges et décharges successives) pour vérifier leur capacité à 20°C, -45°C et 85°C … Toutes les batteries LFP n’ont pas ce niveau de performance et toutes ne font pas l’objet de tels essais. Il faut dont regarder et respecter les préconisations du fabricant de ses batteries LFP.

Pour ce qui concerne la préconisation de garder les LFP entre 50-65% de charge pour le stockage, cela n’est préconisé dans aucun document WINSTON. Des essais en laboratoire de batteries WINSTON, dont j’ai les résultats, montrent plutôt l’inverse pour celles-ci. Conserver les WINSTON entre 100 et 80% de charge avec une tension plutôt en haut de la plage de tension d’utilisation préconisée, soit 16V, augmente le nombre de cycles permis par la batterie. Mais il ne faut surtout pas généraliser aux autres batteries LFP.

Ce sont des fabricants de chargeurs électroniques qui ont préconisé de garder leurs batteries LFP entre 50-65% de charge pour stockage. Mais les batteries vendues par ces électroniciens sont très différentes des autres, notamment en termes de température de stockage, charge et décharge. Les prescriptions des fabricants doivent être respectées. Il est impossible de généraliser.

Par exemple, les VICTRON LFP Smart ont une plage de température de stockage de -45°C à +70°C. Mais leur plage d’utilisation en charge est seulement de +5°C à 50°C et de -20°C à +50°C en décharge. Mais en décharge à -20°C, elles ne restituent que 50% de leur capacité. Leur plage de tension d’utilisation permanente est aussi beaucoup plus critique qu’avec d’autres batteries.

Personnellement, je préfère avoir des batteries intrinsèquement sûres qui me permettent d’être absolument certain de toujours respecter les prescriptions du fabricant et de n’avoir aucun souci, même sans BMS et en conservant mon alternateur d’origine et mon antique chargeur. Mes LFP peuvent fournir huit fois l’intensité maximale de mon démarreur. J’ai donc choisi de n’avoir qu’un unique jeu de batteries pour le moteur et les servitudes. Après dix ans d’utilisation, ces batteries sont toujours comme neuves et je n’ai aucun regret. Elles ne sont pas connectées à mon téléphone, mais je préfère qu’elles soient intrinsèquement sures et robustes. Avec mon associé, nous avons développé un contrôleur très précis pour les mêmes batteries pour une application industrielle, mais on avait pu voir que la seule tension permettait une bonne estimation. Pour mon bateau, j’ai donc choisi la simplicité avec bon voltmètre LCD de précision, réellement certifié pour mesurer une tension.

Un grand multicoque s’est retourné en invoquant une coupure momentanée d’alimentation électrique qui a planté le pilote. Un BMS interne ou externe aux batteries peut couper l’alimentation électrique du bateau pour éviter leur utilisation en cas de température, d’intensité ou tension anormale, mais il faut alors accepter les conséquences d’un blackout électrique. Quand on navigue sous pilote, une coupure de quelques secondes suffit pour qu’un pilote fasse n’importe quoi jusqu’à se mettre en butée. Il est vrai que certaines batteries n’ont pas d’autre choix que d’utiliser les protections d’un BMS pour pouvoir être UN38.3, quitte à ne pas réaliser certains essais comme ceux de perforation ou de décharge forcée. Mais je pense que le plus simple est toujours le mieux. Je n’ai toujours pas trouvé de BMS conforme aux normes européennes CEM relatives aux transitoires et perturbations électriques qu’on trouve pourtant assez souvent sur nos bateaux

On trouve de tout à tous les prix avec des solutions sures, robustes et simples et d’autres imposant des usines à gaz et beaucoup de contraintes et risques. Chacun est libre de faire ce qu’il veut, mais il est important de bien comparer les données des datasheets avant d'acheter des LFP. Il faut comparer :

• plage de température de stockage,
• plage de température de charge,
• plage de température de décharge,
• plage de tension d’utilisation (permanente) normale pour la batterie,
• plage de tension exceptionnelle sans danger,
• % de restitution de la charge en fonction de la température,
• Nombre de cycles de charge/décharge en fonction du taux de décharge,
• indice de protection IP (surtout si la batterie intègre de l’électronique),
• courant maximum permanent si on a de gros consommateur comme des winchs électriques ou le démarreur du moteur,
• certification UN38.3 pour garantir l’absence de risque d’explosion en vérifiant dans le certificat que la batterie a bien satisfait tous les essais prévus, ce qui n’est malheureusement pas toujours le cas avec certaines batteries.

Pour ceux qui choisissent d'utiliser 4 éléments 3,2V de qualité, un BMS ne s'impose pas toujours s'ils choisissent bien leurs éléments. Beaucoup d'héonautes ont déjà témoigné ne pas mesurer de déséquilibre de leurs WINSTON, même sans BMS. C’est moins vrai avec certains éléments bleus. Un simple égaliseur qu'on connecte une ou deux fois l'an avec un connecteur à 5 broches pendant une charge sera plus efficace et moins cher qu’un BMS. Déconnecté, il ne risquera jamais d'entraîner un blackout inopiné en navigation, même si la foudre tombe à 10m du bateau. De plus, il est facile de vérifier que beaucoup de BMS ont un courant d'égalisation tellement faible qu'il leur faut des semaines, si ce n'est pas plusieurs mois, pour égaliser un déséquilibre de charge de 10% de la capacité des batteries. L’analyse pragmatique des avantages et inconvénients des BMS montre rapidement qu’ils apportent plus de risque que d'avantages si les batteries n'ont pas du tout besoin d'une protection pour couper le courant en cas d'intensité élevée, de température trop basse ou trop élevée. Avec mes batteries LFP pouvant supporter de 8 à 17V en exceptionnel, les protections électroniques des batteries par tension basse et haute présentent infiniment moins d’intérêt qu’avec des batteries au plomb, d’autant que la capacité de mes batteries n’a pas diminué dans le temps.

En plus de dix ans, la tension de mes batteries n’est jamais descendue sous 12V alors que même à cette tension, il me resterait encore 15% mini de charge et que je sais pouvoir descendre à 10V sans problème et même exceptionnellement à 8V sans grand dommage. Sans BMS qui consomme en permanence, je peux laisser mes batteries au moins 18 mois sans aucune charge.

Pourquoi faire compliqué quand on peut faire simple. Par contre, si je devais louer mon bateau, j'installerais probablement une protection des batteries par tension basse mais je ferai en sorte qu'elle s'active uniquement si le bateau ne gite pas pendant un certain temps.

pour revenir à la question initiale de ce fil sur les risques de gel avec les LFP, voici des spécifications de quelques gros fabricants chinois de batteries LFP dont les batteries sont vendues sur internet. Elles montrent que pour certaines batteries LFP, l'intensité de charge et décharge doit être très réduite en dessous de +7°C et au-dessus de 45°C.

Ces spécifications sont pour la majorité très bien faites. Certaines précisent bien les risques en cas de dépassement des spécifications tant avec le froid qu'avec le gel. Plusieurs de ces spécifications donnent des tableaux précis du courant à ne pas dépasser en fonction de la température et du SOC en charge mais aussi en décharge.

Voici, pour exemple, les paragraphes où trouver ces tables dans quelques unes des spécifications jointes:
CATL en 2.2.7
ETC en 2.2.1 et 2.3.1
GFB en 2.2.7 et 2.3.8

Les différences sont parfois importantes, même entre batteries ayant la même apparence. Elles peuvent être immergeables ou non, être UN38.3 ou très sensibles aux contraintes d'installation au point que le fabricant indique clairement un possible risque d'explosion dans certaines conditions. Plus surprenant, certaines ont des taux d'autodécharge vraiment très importants dès que la batterie n'est pas à une température proche de 20°C et d'un SOC de 40%.

Les LFP sont fabuleuses, mais on voit que pour une application précise, toutes ne sont pas forcément adaptées.

Il y a sur internet des bases de données sur les fabricants chinois de batteries mais elles ne sont pas toujours à jour d'autant que les fabricants chinois ne mettent pas tous les spécifications de leurs batteries sur internet.

Oui faire fonctionner des batteries Lithium par température négative est un gros probleme surtout quand on commence a tirer des ampérages significatifs

Nos batteries sont dérivés de versions militaires d EPSILOR qui sont destinéEs aux engins de l OTAN qui peuvent évidemment évoluer par temps très froids

Nos batteries alimentent les moteurs des tourelles de tir qui doivent réagir au quart de tour , même après de longues heures en froid très négatif

Pour ce faire, y compris dans les versions marines, nos batteries sont équipées d'une nappe chauffante qui les maintient en température positive, et limite aussi le courant débitable en cas de température négative ( par exemple lors d'une sortie de leur mode hivernage où il n y a pas de maintien en température )

L inconvénient est que l'énergie des réchauffeurs est pompée dans la batterie . D'où l importance d activer le mode "hivernage" dans les régions froides, car en plus de mettre faire tomber la consommation du BMS a quelques mA , on coupe aussi le maintien en température , avec une durée de stockage qui atteint alors pres de 2 ans si a batterie a été chargée préalablement a 100%