Les accus au lithium semblent tous identique, et en effet la plupart des appareils utilisent la même technologie. Mais en fait il existe plusieurs types d'accus au lithium.

La technologie du lithium est totalement différente des accus NiMH. En fait, il n'y a pas une technologie, mais plusieurs, comme il y a plusieurs technologies d'accus au nickel: NiCd, NiMH, LSD, NiFe et NiZn. Une caractéristique de tous les accus lithium est l'absence d'un électrolyte à base d'eau (le lithium réagit fortement avec l'eau).

En théorie, le nom exact est lithium-ion, le nom lithium seul étant réservé pour les piles au lithium non rechargeables (ces piles contiennent du lithium sous forme métallique).

Chaque technologie a une tension de fonctionnement un peu différente et a été développée pour une application particulière:

• Lithium Cobalt Oxide LCO)
  C'est le type le plus ancien, et quand on parle d'“accu au lithium” sans plus de précision, c'est souvent de ce type qu'il s'agit.
  Permet une capacité élevée pour les appareils portables comme les smartphones. Le nombre de cycles est limité.
  Le cobalt est un métal lourd polluant et ces batteries doivent nécessairement être recyclées.
  Ce type d'accu est le plus dangereux (risque de surchauffe et d'emballement, risque d'explosion quand on perce l'accu, etc). Ce type d'accu est parfois remplacé par le type suivant.
  Tension: 3.6V, 200 à 500 cycles, courant limité à 1C, charge limitée à 0.7C (charge complète en 3 heures), énergie enmagasinée: 200Wh/kg: l'accu permet de stocker beaucoup d'énergie, mais la puissance que l'accu peut fournir est limitée.

• Lithium Manganese Oxide (LMO)
  Possibilité de produire un courant important pour les outils (foreuses sans fil etc). La quantité d'énergie stockée est plus faible, mais la puissance ezst plus élevée.
  Tension: 3.7V, 300 cycles, décharge: 5C, charge 0.7C, énergie: 125Wh/kg

• Lithium Iron Phosphate (LFP)
  Batteries plus stables, mais avec tension plus basse. C'est la batterie la meilleur marché. Utilisation automotives (scooters,...)
  L'accu a une très longue durée de vie, la capacité (énergie stockée) est moyenne mais la puissance que l'accu peut fournir est assez élevée.
  Tension: 3.2V, 1500 cycles, décharge 10 à 25C, charge 1C, énergie: 120Wh/kg

• Lithium Titanate LTO)
  Capacité faible, mais durée de vie très longue, peut fournir un courant important et très sûre à l'utilisation (c'est le premier type d'accu au lithium qui a pu être utilisé dans les avions)
  Tension: 2.4V, 5000 cycles, décharge: 10C, charge 1C, énergie: 75Wh/kg

• Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC),
  Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA)
  La combinaison de différents éléments permet de faire jouer les avantages des différents composants.
  Ces accus contiennent toujours du cobalt et certains types ont un nombre de cycles limités.
  La capacité est élevée et ces accus sont actuellement utilisés dans les voitures électriques.
  Tension: 3.7V, 200 à 1000 cycles, 200Wh/kg.

Pour les batteries (plusieurs accus en série) ll n'y a pas d'équilibrage automatique qui se fait comme avec un accu à électrolyte liquide (qui produit de l'oxygène et de l'hydrogène qui se recombinent dans certains type d'accus). Quand un accu du pack est chargé, il n'accepte plus de courant. Il faut prévoir un circuit de bypass qui permet aux autres élément de continuer à se charger.

Avant leur première utilisation, les packs doivent être complètement chargés, de préférence pendant 8 heures (cela dépend du type de chargeur). Le but de cette longue charge est que le circuit d'équilibrage puisse égaliser les éléments.

Une autre caractéristique de ces éléments qui n'ont pas d'électrolyte liquide est le fonctionnement très caractéristique. Une batterie (particulièrement les batteries acide-plomb) et les piles ont une tension qui diminue en charge, pour remonter par après (quand l'électrolyte liquide épuisé est remplacé par mélange avec de l'électrolyte frais). Les éléments au lithium ont un électrolyte sous forme de polymère qui laisse passer plus ou moins facilement les ions lithium et donc la loi de Peukert est plus ou moins d'application selon la technologie utilisée.

Plus la tension d'un élément est élevé, plus l'élément est réactif et plus il y a des risques d'emballement thermique avec risque d'explosion. Quand l'élément chauffe trop (par exemple une température supérieure à 150°C), de l'oxygène est libéré, qui se lie au lithium de façon explosive. Certains types d'accus au lithium qui ont une tension plus basse (LFP et LTO) sont également plus sûrs à l'emploi.

La durée de vie d'un accu au lithium est limitée: le lithium est un métal extrèmement réactif qui détruit petit à petit l'élément. Le compte à rebours commence dès la fabrication et dépend de plusieurs facteurs. C'est surtout le cas pour les accus LCO, les plus courants et pratiquement pas le cas pour les LTO et LFP qui sont très stables.

Il n'est pas interessant d'acheter plusieurs batteries en réserve (les batteries de réserve seront en fin de vie pratiquement au même moment que la batterie qui a été employée), mais une seconde batterie qui est utilisée en roulement est utile pour éviter de tomber à cours d'énergie lors d'un tournage.

Les premiers accus au lithium n'étaient pas très fameux en ce qui concerne la durée de vie, puis cela a été mieux, mais on remarque à nouveau une diminution de la durée de vie des accus. C'est surtout le cas pour les accus de smartphones et autres appareils grands consommateurs. Les accus LCO qui sont les plus courants n'acceptent que 200 à 500 cycles profonds. Or la batterie d'un smartphone est chaque jour complètement vide: pas surprenant qu'elle ne tienne que 6 mois dans les cas les plus extrèmes. Les smartphones avec accu de capacité elevée résistent mieux, car ils ne sont pas totalement vide en fin de journée.

Las accus au lithium gardent bien leur charge (au moins plusieurs mois), sauf s'ils restent dans l'appareil. Le faible courant de fuite va lentement vider les accus, qui de plus risquent d'être déchargés trop fortement (comment les raviver).

Quand un accu au lithium est usé, on remarque les phénomènes suivants (cela dépend du type d'accu):

• La charge dure toujours aussi longtemps, mais l'énergie n'est pas enmagasinée dans l'accu mais perdue sous forme de chaleur: les accus usés chauffent plus que les accus neufs
• Les accus gardent moins bien leur charge et ont une capacité moindre.

La différence polymère ou lithium-ion classique est assez floue, puisque l'électrolyte est un polymère (donc tous les accus pourraient être appellés polymères). On utilise le terme polymère spécifiquement pour les accus qui ne sont pas fabriqués dans un conteneur fixe (piles cylindriques dans un conteneur métal). La batterie est fabriquée sous forme de pochette: il y a moins de pertes (pas de boitier métallique) et on peut donner pratiquement n'importe quelle forme à l'accu, mais les couches ont tendance à se séparer, ce qui est la raison du faible nombre de cycles.

Les accus lithium-ion polymère sont utilisés dans des tablettes et des smartphones et les indications sont minimalistes. L'accu n'est pas remplaçable.

Dans un type d'accu adapté, on ne va charger l'élément que jusqu'à une tension de 3.7V (comme un accu lithium-fer-phosphate). Ces accus ont une quantité limitée de graphite pour une charge à 3.8V maximum. Ces accus ont une réserve de lithium inutilisée, ce qui favorise la longue durée de vie.

En comparaison des accus LFP (lithium-fer-phosphate) ils ont une capacité plus élevée et même une durée de vie plus importante. Mais le prix reste très important à cause de l'utilisation de métaux qui sont devenus très chers (nickel et cobalt). Des essais de laboratoire sont en cours pour éliminer le cobalt, tout en maintenant les bonnes caractéristiques de ces accus.

La petite plaquette BMS empèche que la tension de chaque élément dépasse la limite en déviant le courant et en empèchant ainsi la surcharge. Le chargeur doit par contre fournir une tension de charge maximale correcte qui est de 14.40 à 14.60V pour 4 éléments LFP.

Si tu achètes des éléments individuels, il faut donc acheter séparément une plaquette d'égalisation. La plaquette doit être adaptée à la technologie, car la tension maximale d'un élément LFP ne correspond pas à celle d'un élément LCO ou LTO.

Certaines plaquettes protègent également le pack contre une décharge trop importante en coupant la fourniture de courant à l'utilisateur quand la tension tombe sous une limite. Ce sont les plaquettes dont les cables d'alimentation générale passent également par la plaquette. Tous les BMS n'ont pas cette protection, car cela signifie que la plaquette doit être conçue pour le courant maximal qu'un pack doit pouvoir fournir, et ce courant peut dépasser 20A pour un petit pack.

Le circuit d'égalisation doit être adapté au courant de charge maximal, pas à la capacité de l'accu, puisque le circuit équilibre le courant de charge des différents éléments de l'accu. Les circuits de protection (qui coupent le courant quand la tension devient trop bsse) doivent être adaptés au courant maximal à fournir (et ce courant peut être très important).

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