Quels sont les accumulateurs utilisés dans les lampes rechargeables en 2018 ?
Les accumulateurs se distinguent des piles par leurs
capacités à être rechargés. Ces systèmes sont dits réversibles et peuvent restituer
une majeure partie de l'énergie accumulée lors de la charge. Les accumulateurs
sont des générateurs électrochimiques. Les accumulateurs présentaient avant
l'arrivée de la technologie Li-ion et LFP une plus faible densité d’énergie et
des pertes au court du temps plus importantes que les piles.
Les accumulateurs peuvent être associés dans les
lampes en série ou parallèles afin de créer des batteries de capacité plus
élevée et de tension nominale adaptée à l'électronique de commande de la source
lumineuse.
Il existe d’autres moyens de stockage de l’énergie
comme les super-condensateurs ou les piles à combustible. Si ces dernières sont
adaptées pour les véhicules automobiles et les vaisseaux spatiaux, il ne semble
pas envisageable de les employer à moyen terme comme source d'énergie pour les
lampes et phares portables.
Les super condensateurs présentent une qualité qui
manque encore aux accumulateurs : la possibilité d'une recharge ultra-rapide.
Nous pouvons donc espérer que certains fabricants envisagent des torches à
super condensateurs adaptées à un usage de courte durée.
Majoritairement des accumulateurs Li-ion
Les batteries Li-ion sont aujourd'hui généralisées
chez les fabricants retenus par Elumeen. Que ce soit chez Olight, Ledlenser, Lupine, Peli, Nitecore, les batteries des lampes frontales et des torches sont dotées en 2018 de la technologie Li-ion.
Les accumulateurs cylindriques 18650 se sont généralisés. La capacité massique de ces accumulateurs a énormément augmenté ces dernières années. Il est ainsi possible d'utiliser des accumulateurs qui sont capables de délivrer 3400 mAh. Dans le même temps les coûts unitaires ont baissé du fait de la production qui c'est généralisée : pour mémoire Tesla utilise aujourd'hui des accumulateurs 18650 pour ses voitures électriques.
Certains phare de travail de très grande puissance et capacité utilisent des batteries au plomb gélifié qui assurent une autonomie importante avec comme contre partie un poids important compensé par le fait que ce matériel est transportable mais non portable.
Capacités
massiques, énergie spécifique théorique et pratique comparée des piles et
accumulateurs :
Piles alcalines
|
Piles lithium
|
Accumulateur
au plomb
|
Accumulateur
Ni-Cd
|
Accumulateur
Ni-MH
|
Accumulateur
lithium-ion
|
|
Capacité massique théorique (Ah/kg)
|
224
|
230
|
120
|
181
|
178
|
100
|
Énergie spécifique théorique (Wh/kg)
|
347
|
1001
|
252
|
244
|
240
|
410
|
Énergie spécifique pratique (Wh/kg)
|
145
|
230
|
30-50
|
45-80
|
60-110
|
200-300
|
Les accumulateurs Li-ion présentent aujourd'hui une densité d'énergie aussi importante voire supérieure à celle des piles lithium. Ces dernières présentent une caractéristique importante pour les éclairage destiné aux secours (nautisme, alpinisme, industrie) : elle peuvent être conservées pendant dix ans.
Durée de vie comparée des accumulateurs
Accumulateur
au plomb
|
Accumulateur
Ni-Cd
|
Accumulateur
Ni-MH
|
Accumulateur
Lithium-ion
|
|
Nombre de cycle de charge et de décharge
maximal
|
500-1200
|
2000
|
1500
|
1200
|
Autodécharge par mois à température
ambiante
|
5 %
|
>20%
|
>30%
|
2 %
|
Durée de vie moyenne (en année)
|
3-6
|
8-25
|
2-5
|
5+
|
Effet mémoire
|
Oui
|
Oui
|
Oui
|
non
|
Les accumulateurs Li-ion présentent une durée de vie qui peut dépasser 5 ans. Le taux d'autodécharge est très faible et cette technologie ne présente pas d'effet mémoire. Les lampes rechargeables peuvent ainsi être rechargées même si elles sont encore partiellement chargées. Ceci simplifie énormément la gestion des accumulateurs quand le parc de lampe rechargeable est important.
NB : en cas de stockage prolongé (jusqu'à 6 mois) d'un
accumulateur Li-ion nous recommandons de maintenir une charge de l'ordre de 75%
qui améliorera la durée de vie de votre accumulateur.
Evolution des accumulateurs au Lithium : Li-Po et LFP
Deux technologies commencent à être utilisées dans les
lampes proposées par Elumeen : Les accumulateurs Lithium Fer Phosphate proposés
pour la première fois dans la lampe torche rechargeable X21R2 Ledlenser et la
technologie Lithium-Polymère utilisée dans les appareils portables les plus
évolués.
La technologie d'accumulateurs Lithium Fer Phosphate
(LiFePO4) aussi appelés LFP utilisés sur les dernières générations d'appareils
autonomes offre de nombreux avantages par rapport à la technologie de batteries
Li-ion au Lithium Dioxyde de cobalt (LiCoO2) que l’on retrouve aujourd’hui dans
la majorité des appareils électroniques : smartphones, tablettes, ordinateurs
portables, téléphones mobiles.
Lithium ion
Li-ion (NMC) |
Lithium polymère
Li-Po |
Lithium fer phosphate
LiFePO4 |
||
Energie stockée
|
Wh/kg décharge rapide en 30 minutes
|
190
|
150
|
120
|
Durée de vie
|
Nbre de cycle
|
300 à 500
|
300 à 400
|
2000
|
Coûts
|
en € par Wh
|
0,65 €
|
0,7 €
|
0,9 €
|
Dangerosité
|
Risques d’explosion et d’incendie
|
Risques d’incendie
|
Dégagement de chaleur
|
Les accumulateurs LiFePO4 supportent théoriquement jusqu'à 3000 cycles de recharge. Dans la pratique ils couvrent sans difficulté 2000 cycles. Leur durée de vie peut ainsi atteindre ainsi 10 ans ce qui compense largement le surcoût de cette technologie. De plus, la résistance interne diminue au lieu d'augmenter avec le vieillissement ce qui permet de maintenir les performances des lampes.
Les batteries LFP n'ont pas d'effet mémoire. Elles
supportent des courants de charge et de décharge élevés ce qui leur permet de
fournir beaucoup de puissance en peu de temps et d'être rechargées rapidement.
C’est pourquoi ces batteries sont aujourd'hui principalement utilisées en
robotique et dans les véhicules hybrides.
Le risques d'incendie par court-circuit interne est
plus faible que pour les accumulateurs Li-ion et les batteries lithium fer
phosphate peuvent être utilisées jusqu'à une température de 70°C. Les
lampes torches ainsi équipées résisterons à des contraintes d'environnement
plus sévères. Elles sont donc parfaitement adaptées pour une utilisation sur
des chantiers, pour assurer la sécurité des biens et des personnes ainsi que
dans l’industrie.
Quels éclairages portatifs proposés par Elumeen utilisent des accumulateurs LFP ?
Elumeen
commercialise depuis plusieurs années des lampes torches rechargeables de la
marque Ledlenser qui mettent en oeuvre des accumulateurs LFP sous la
dénomination commerciale Safety Ytrion Cell
