Intro et mises en garde

Vu sur http://www.ni-cd.net/accusphp/accueil/baba/index.php :

Ca reffroidit, hein ?

Mon expérience est bien différente pourtant, et je n'envisage pas de développer ou utiliser d'appareil utilisant autre chose que du Li-Ion ou du Li-Pol.

Première précision : je n'appartiens pas à une société produisant ou revendant des batteries, je suis juste un électronicien enthousiaste qui partage son expérience en retour de tout ce qu'il a appris sur Internet. Cela signifie aussi que mes propos ne sont pas la Bible et je ne fournis aucune garantie d'exactitude sur le contenu de ces pages, qui contiennent de nombreuses mises en garde (et parfois quelques bourdes). Tout ce qui est décrit ici est soumis à votre propre jugement ! Une bonne formation en électronique est nécessaire pour comprendre certaines données. Voilà, si vous faites les cons, ne venez pas vous plaindre.

Je ne dis pas non plus que les batteries au Lithium sont la Panacée Universelle mais elles ont des avantages incommensurables. Commençons par commenter l'extrait précédent :

• Ils sont "variés" : tant mieux :-)
• "très complexes" : pas tant que ça, cette impression est souvent liée à la nouveauté de la technologie et à la méconnaissance de certains paramètres. En quelques mois, j'ai appris l'essentiel par la pratique et le butinage sur Internet. On va voir tout ça bientôt.
• Le chargeur : heureusement qu'il est fourni avec ! Et d'ailleurs, cela vaut pour tous les accumulateurs, non ?
• "Il ne faut pas jouer avec les accus au Lithium" : c'est aussi valable pour tous les accus, n'est-ce pas ? Et qui a dit que les accus ou les piles étaient des jouets ?
• "il y a des risques d'explosion en cas d'erreur de charge. On peut se les faire " péter à la figure "". Pareil, cela vaut pour toute batterie et j'ai aussi peur avec du LiIon que du NiCd, NiMh ou Pb.

En pratique, les batteries LiIon sont "relativement peu dangereuses" et je voudrais tempérer les remarques alarmistes précédentes en ajoutant ces précisions importantes :

• Comme tout autre accu, et même plus, le LiIon n'aime ni être chauffé, ni être surchargé. La température maximale de fonctionnement ne doit pas dépasser 60°C et la tension maximale (limite) est de 4,1V/élément pour du LiIon "classique" (répandu) et 4,2V/élément pour des Li-Pol (plus récents). Il est absolument interdit, tabou, impensable de dépasser cette limite, même de 100mV. Au mieux, ça use prématurément les élements qui ne dureront pas autant que spécifié par le constructeur.
   
• La première précaution à prendre avant toute chose a l'air conne, comme ça, mais dites-vous que les soucis n'arrivent pas qu'aux autres. Autant il est impossible d'éviter absolument toutes les erreurs de manipulation, autant on peut éviter des conneries si on est prévenu (comment ça, ça sent le vécu ??? :-)).
  La première chose à faire est très simple : faites calibrer vos instruments de mesure et multimètres à moins de 1% ! Une erreur de 10mV au calibre 20V est encore acceptable mais peu de multimètres "fabriqués en Asie" ont une exactitude suffisante, la dérive peut atteindre plusieurs pourcents et parfois plus. Sur mes 4 multimètres numériques (tous types, tous prix), aucun ne donne les mêmes mesures. Un professionnel peut vous rendre service en calibrant vos instruments avec les siens, mais je n'ai pas encore trouvé de solution "pratique" pour disposer d'une "référence de tension absolue".
    Comme une calibration "professionnelle" est hors de portée du premier hobbyiste venu, je me suis fabriqué ma propre décade de références de tensions à partir d'échantillons de différents constructeurs.
   
• La majorité des accus LiIon sont vendus en "packs" : enrobés, protégés mécaniquement et électriquement. Un vendeur de batteries ne vous vendra jamais d'élément LiIon "nu", soit il ne pourra pas (pas au catalogue), soit il ne voudra pas. Bon, en cherchant, on trouve mais le prix freine rapidement :-)

  Une électronique interne protège le pack contre la surcharge, la décharge profonde, les courts-circuits, les déséquilibres, la surchauffe, etc. Certains packs ont même des fusibles thermiques.
  Attention toutefois !!! J'ai trouvé des packs dont la "protection" était soit réduite au minimum, soit même nulle. C'est bien la preuve qu'il faut faire toujours attention !!! J'ai fait une page à ce propos : les circuits de protection.
   

• En cas de surcharge, des atomes d'hydrogène se forment par combinaison des électrons et des protons contenus dans l'électrolyte.
  Ah non, il semblerait que ce soit la réaction dans les accus au Nickel.
  Référez-vous à la littérature spécialisée pour une description correcte et précise du processus, mais le résultat est non seulement une détérioration définitive, mais potentiellement explosive.
   
• Ah, j'allais oublier que le lithium est un élément qui s'enflamme à l'air libre : ne percez donc pas la protection métallique. Non seulement c'est ce qu'il y a de plus dangereux mais en plus ça ne servirait à rien.
• L'explosion peut avoir deux raisons : soit l'inflammation du lithium (là on n'y peut rien), soit la pression fait claquer l'enveloppe métallique de la batterie (un peu comme un pétard dont la force est aussi proportionnelle à la résistance du papier). Pour cette raison, tous les éléments LiIon (sauf peut-être ceux de toute première génération, probablement introuvables aujourd'hui même dans des appareils) ont une valve de sécurité qui libère progressivement le gaz éventuel.
   
• A ma connaissance, en dehors de vieilles légendes urbaines, je n'ai jamais entendu parler d'accident lié à ces batteries. Les défauts des éléments de première génération ont vite été éliminés, la sécurité a augmenté avec la capacité des éléments et les volumes de production. Cependant, d'après les dires d'un ingénieur qui a travaillé à la sécurité des batteries il y a qqs années, mieux vaut rester prudent : même enfermé dans une cocotte minute, un élément surchargé et "poussé à bout" est dangereux. "Poussé à bout" lors d'essais signifie qu'on le force à péter, les seules informations que j'ai dessus sont dans ce document provenant de Kokam/FMA. Si jamais un accident devait arriver, mieux vaut jeter l'élément loin et vite par la fenêtre... si jamais elle débouche sur un endroit qui ne craint rien.
   
  Mise à jour : un gamin s'est fait péter un élément LiPo à la figure. L'Ipod, après avoir survécu à un lavage en machine accidentel, n'aurait pas supporté que l'enveloppe métallique de son accu soit transpercé par l'apprenti électronicien, curieux de voir ce qu'il pouvait bien y avoir dedans. Bilan : un lit brûlé et des brûlures aux bras. Quand on vous dit qu'il ne faut pas jouer avec ces trucs !

Voilà, vous êtes rassuré ? Oui ? Et bien pour vous mettre encore un peu de plomb dans les idées, réfléchissez à ceci : l'énergie volumique d'un bâton de LiIon est environ le tiers de celle d'un bâton de dynamite. Je ne sais plus où j'ai lu ça (un article papier en 2000, et la techno a encore évolué depuis, donc ça a dû passer à la moitié !) mais ça augmente la pression nerveuse lors des manipulations des packs au LiIon.

Les règles d'or

1) Eviter à tout prix les courts-circuits. Ca arrive plus facilement qu'on croit. Par exemple, éviter de se balader avec une pince sur le pack : un contact peut s'établir entre la carcasse métallique (le pôle négatif) de deux bâtons, ce qui court-circuite un ou des bâtons (vu qu'ils sont connectés en série). Cela peut se produire en voulant couper une connexion métallique, par exemple.
En règle général, dégager au maximum le plan de travail, lui-même en matière isolante (pas de souci au niveau de l'électricité statique). Un fil qui se balade, même la bobine de fil à souder, ou des tournevis qui trainent, peuvent créer un court-circuit.

2) Ne pas charger ou décharger avec un courant trop fort, 500mA/bâton (pour des bâtons de plus de 1250mAh) est ok. En recharge normale, un élément LiIon ne s'échauffe pas car le courant est assez faible. L'expérience montre qu'un pack qui chauffe un peu lors de la recharge est soit mal chargé, soit usé (résistance interne trop forte). Si la tension est OK, baisser alors le courant.

3) Ne pas décharger en-dessous de 3V, en dessous ça risque de ne jamais pouvoir repartir. La tension "officielle" de mort d'un élément est de 2,5V, mais au-dessous de 3V, la tension chute rapidement de toute façon.

4) Ne jamais dépasser 4,1V par élément. Jamais. Sauf évidemment pour les éléments récents (marqués LiPo, ou 3.7V/élément, ou 4,2V en fin de charge)

5) Vérifiez plutôt deux fois qu'une la polarité !

6) Sauf cas particulier, garder l'électronique de protection, elle évite de se faire avoir si 1) 2) 3) 4) ou 5) devaient se produire.

7) Garder loin de toute source de chaleur ! Une lampe halogène, par exemple, rayonne énormément de chaleur. Ou alors température lors de la soudure d'éléments peut abîmer l'électolyte ou les éléments internes en nylon, et déclencher une réaction catastrophique. C'est d'ailleurs le risque le plus difficile à gérer.

8) Toujours garder le système entier sous surveillance humaine (visuelle, thermique, électrique) lors d'une opération "délicate", afin de débrancher correctement les fils en cas de mauvaise manipulation ou d'élévation de la température.