Comment assembler une batterie Li-ion (partie 3/3)

Après avoir vu les différents composants d'un pack d'accus et la manière de les lier ensemble dans les parties précédentes, terminons par la mise en route du pack. Comme nous l'avons vu, assembler une batterie Li-ion n'est pas forcément à la portée de tout le monde, mais ne croyez pas qu'une fois que tout est fait, vous êtes tiré d'affaire...

PCB

La première fois que vous connectez l'ensemble, l'angoisse de découvrir qu'il y a erreur de câblage se fait terriblement sentir : et si je branche et que tout grille ? Une fois complété le montage, nous devons nous assurer que tout est bien connecté, que les cellules ont de la charge et que le PCB est activé et fonctionne correctement.

Si le PCB ne fonctionne pas, alors que tout est bien câblé et que les cellules ont de la charge, en fonction du fabricant il faut parfois ruser et tromper le PCB en appliquant 16,8V aux points P+ et P-. Ceci est dû au fait que le PCB a été conçu pour être chargé en série et il faut lui faire croire qu'il est en train d'être chargé à travers les pôles P+ et P- (nous devons simplement toucher pendant une seconde et ça active le PCB). Nous devrions faire la même chose si un câble se détache et le PCB perd la connectivité avec les cellules. Dans ce cas, le PCB détecte que quelque chose ne fonctionne pas correctement et il s'éteint pour éviter les court-circuits. Le PCB comprend que nous devons avoir reconnecté le câble si nous avons l'intention de charger la batterie.

Assembler une batterie Li-ion 12s2p - résultat final

Coefficients de charge et décharge des accumulateurs - C-rates

On entend beaucoup parler du C-rate quand on cherche des infos pour assembler une batterie Li-ion soi-même. Le C-rate se représente sous la forme « xC » (ou « C/x ») où x est le multiplicateur (ou diviseur) et C signifie capacité (celle d'une cellule ou de la batterie en Ah). Dans la forme « xC », ne pas confondre C avec une unité (en physique C représente le Coulomb, ici c'est différent). Si on devait considérer une unité pour le C-rate, ce serait du h-¹. Si on a une batterie de 8Ah et qu'on la charge à 8A, alors elle se charge à 1C et le processus s'accomplit en 1 heure. Si on la charge à 2A, comme avec la majorité des chargeurs, alors elle serait chargée à un ratio de 2A / 8Ah = 1/4 h-¹, c'est-à-dire à un C-rate de C/4, et elle prendrait 4 h à se charger. Pour la décharge, même chose : si je décharge la même batterie à un courant de 8A, elle durera 8Ah / 8A = 1h et ce serait un C-rate de consommation de 1C.

L'énergie électrique cumulable dans la batterie se mesure en Wh (watts-heure). Pour connaître les watts, nous devons utiliser la formule Watts = Volts x Ampères et la dériver en Wh = V x Ah. En multipliant la tension (14,4V) par la capacité (8Ah), nous obtenons 115Wh. La batterie travaillera durant 115h à raison d'1W ou durant 1 h à raison de 115W ou n'importe quelle relation proportionnelle qui soit cohérente… Évidemment, tout ça, c'est sur le papier. Le temps réel sera toujours inférieur.

Câbles principaux de la batterie

Un fois terminé le pack de cellules, nous devrons le connecter. Les connecteurs RCA sont une bonne option. Le diamètre du câble et la qualité des connections sont suffisamment bonnes pour des packs de 1,5A, si nous voulons plus de puissance, il faudra chercher quelque chose de plus cher.

Dans ce pack, le courant maximum continu possible sera de 12A : on peut le calculer si nous prenons le C-rate d'un accu 18650 qui est 1,5C. Nous multiplions le C-rate (« 1,5C » soit 1,5h-¹) d'une cellule par la capacité totale (8Ah) du pack : 1,5 x 8 = 12A. Évidemment les cellules peuvent le supporter, mais dans ce cas les câbles sont trop fins et trop de courant ne peut pas passer en même temps. Si nous souhaitons que notre pack ait plus de puissance, utilisons des câbles plus gros. Dans le tableau ci-après, vous pourrez voir une relation du diamètre de câble et de la capacité de courant pour vous guider dans l'achat des câbles dont vous aurez besoin.

tableau choix câblage

Assembler une batterie Li-ion et la mettre en route pour la première fois

En principe, les chargeurs intelligents contrôlent la tension de la batterie – ils coupent l'alimentation quand ils détectent que la batterie a été chargée complètement pour ne pas continuer à fournir du courant – mais ils coupent également le courant et ne chargent pas les éléments s'ils détectent qu'une cellule a une tension inférieure à 2V, ce qui signifierait qu'elle est complètement morte, ou si au contraire elle détecte des tensions supérieures à 4,2V.

Une fois le pack prêt, il ne reste plus qu'à le tester pour vérifier que tout fonctionne et que les valeurs sont correctes. Si nous utilisons des accus usagés, nous devons vérifier qu'une cellule n'ait pas plus de capacité qu'une autre car la batterie ne fonctionnera pas correctement, la tension chutera à des ratios différents, une cellule peut tomber en-dessous de 2,4V avant les autres et l'ensemble de la batterie s'éteindra.

Si votre pack subit un court-circuit, le plus probable est qu'elle chauffera démesurément, de la fumée noire peut sortir ou la plaque elle-même peut noircir. Ce n'est pas rare et pour l'éviter, nous n'aurons qu'à mettre une bonne couche d'isolant entre les accus puisque, dans le pire des cas, la batterie pourrait s'incendier alors que vous n'êtes pas chez vous et provoquer des sacrés dégâts.

Les vidéos abondent sur le net en ce qui concerne les incendies et explosions volontaires de batteries au lithium, donc inutile de le faire par vous-même pour "rigoler", ça n'a rien de spécialement drôle donc laissons les labos faire leur boulot, comme dans la vidéo ci-dessus, dans des conditions de sécurité adéquates. Si vous voulez des expériences à la sauvage, vous serez servis avec la vidéo suivante, mais s'il-vous-plaît, assez de gens l'ont fait et filmé en prenant bien la peine de laisser tous les gaz et fumées toxiques s'échapper dans l'atmosphère donc ne vous y mettez pas vous aussi. Don't do it at home, kids... Les batteries, une fois en fin de vie, doivent être collectées dans les déchetteries et traitées comme il se doit. Ça ne veut pas dire, hélas, qu'elles seront recyclées.

 

Ceci ne signifie pas qu'assembler une batterie Li-ion en DIY soit un projet terriblement dangereux, mais il faut être prudent et savoir ce qu'on fait.

Suivez quelques conseils de base pour la maintenance de votre batterie et bien sûr n'essayez pas votre pack pour la première fois près d'une source combustible. Une mesure de précaution simple et efficace est d'activer/tester la batterie dans un seau métallique, si possible avec un fond de sable et jamais proche d'un quelconque objet inflammable. Par "activer", nous entendons charger et décharger quelques fois pour s'assurer que ça fonctionne sans problèmes. Une fois que vous avez construit une batterie, vous aurez la confiance nécessaire pour faire divers packs, aussi grands que vous le souhaitez, dans les configurations dont vous avez besoin.

Ensemble de batteries lithium haute tension

Laisser un commentaire