Un des types de batteries qu'on trouve de plus en plus dans le commerce sont les accus LiFePo4 (Lithium Fer Phosphate). Ils existent aussi bien sous la forme d'éléments seuls, que sous la forme de batteries. Les batteries peuvent être utilisés commes les batteries acide-plomb, mais avec un poids trois fois moindre.
Les accus lithium-fer-phosphate se retrouvent sous différentes dénominations: LFP, LiFePO4,
Il n'existe pas une seule technologie lithium-ion, mais plusieurs. Dans toutes ces batteries, l'ion lithium se déplace d'une électrode à l'autre, et les technologies diffèrent dans la construction des électrodes qui vont absorber (et stabiliser) le lithium.
L'anode (le pôle négatif) se compose pratiquement toujours de graphite, qui absorbe aisément les ions lithium, tandis que les accus ne se différencient que par la composition de la cathode. Les accus LFP ont une cathode en phosphate de fer. L'électrolyte permet le déplacement de l'ion lithium d'un pôle à l'autre. L'électrolyte est liquide mais non-aqueux: c'est important, car le lithium à l'état métallique réagit fortement avec l'eau. La membrane semi-perméable ne permet que le transfert des ions lithium.
La construction et le fonctionnement de l'accu est repris à droite. Lors de la décharge les ions lithium vont de l'électrode en graphite vers l'électrode en fer-phosphate. Pour garantir une longue durée de vie, il faut qu'il reste toujours un peu de lithium dans l'électrode en graphite. Il ne faut donc pas décharger l'accu sous les 2.5V pour éviter la destruction de l'accu.
Lors de la charge de l'accu, les ions lithium font le chemin inverse. Quand il n'y a plus d'ions disponibles, la résistance interne de l'accu augmente. La tension peut alors augmenter, ce qui peut ici aussi provoquer la destruction de l'accu. L'accu ne peut pas être chargé à plus de 3.7V
Un courant de charge constant n'est pas nécessaire (il est même nocif s'il n'y a pas de BMS). Les chargeurs spécifiques pour accus au lithium interrompent totalement la charge une fois que l'accu est chargé.
Le nombre de cycles est également différent et dépend du type de construction: on peut fabriquer des accus avec une capacité très élevée, mais une durée de vie moindre ou l'inverse.
On utilise principalement les accus lithium-ion dans les applications qui n'ont qu'une courte durée de vie mais qui nécessitent une puissance élevée (smartphones, gadgets ménagers,...). Les accus lithium-fer-phosphate sont plus faciles à fabriquer (ils ne nécessitent pas de produits chers et/ou nocifs) et pourtant ils sont vendus plus chers que les accus li-ion. C'est un peu causé par le fait que les accus LiFePO4 sont moins demandés.
Voici un petit tableau qui montre les différences;
| Lithium-ion | Lithium-fer-phosphate | |
|---|---|---|
| Tension nominale (midpoint voltage) | 3.6V - 3.7V | 3.2V |
| Tension maximale (charge) | 4.2V | 3.7V |
| Tension minimale (décharge) | 3V | 2.5V |
| Nombres de cycles | 200 - 800 | 2000 et plus |
| Durée de vie | 2 - 5 ans | estimée à 15 ans |
Le nombre de cycles dépend du taux de décharge. Une décharge profonde (80% ou plus) use plus l'accu qu'une décharge légère. La durée de vie dépend de la température. Une batterie stockée totalement chargée dans un endroit chaud se détériore plus rapidement.
Les accus rond utilisent une dénomination différente, par exemple 26650 ou 14500: un diamètre de 26mm et une longueur de 65mm pour le premier type. Le second type correspond au format AA bien connu.
L'accu 14500 a une capacité de 600mAh (1920mWh) en version LiFePO4 et une capacité de 800mA en version li-ion (2880mWh). Un accu NiMH au même format a une capacité d'environ 2000mAh (on ne va pas reprendre les capacités farfelues de Alibaba), soit 2400mWh.
L'accu 14500 LiFePo4 n'est donc pas interessant en comparaison d'un accu NiMH AA: sa puissance est moindre, son utilisation plus complexe (protection contre les surcharges et décharges trop profondes), son prix plus élevé et sa tension non standardisée. Ces accus sont malgré tout utilisés dans certaines lanternes de jardin, car un seul élément fournit une tension suffisante pour allumer une led. L'accu est protégé car la led blanche a besoin d'une tension d'environ 3V pour s'allumer.
Les plus gros formats, par exemple 38120 et 38140 sont uniquement en technologie fer-phosphate (ces gros accus seraient trop dangereux en technologie Li-ion). Ils sont utilisés dans les pack d'accus pour vélos électriques, dans les véhicules hybrides,...
La tension par élément de 3.2V petmet d'obtenir 12.8V quand on met 4 éléments en série. C'est ainsi qu'on fabrique des accus qui ont la même forme qu'une batterie au plomb,. Ces accus lithium-fer-phosphate 12V sont décrits ici.
