Structure et principes de la cellule LiPo
Un élément lithium-polymère (LiPo) se compose d'une anode (graphite), d'une cathode (oxyde de lithium) et d'un électrolyte polymère. La tension nominale d'un élément est de 3,7 V, la tension à pleine charge de 4,2 V et la tension minimale de décharge sûre de 3,0 V (bien qu'en pratique il ne faille pas descendre sous 3,3 à 3,5 V en charge).
Les batteries LiPo connectent les éléments en série, indiqué par le symbole S. Une batterie 3S comporte trois éléments en série donnant 11,1 V nominaux (12,6 V chargée). Une batterie 4S fait 14,8 V nominaux (16,8 V chargée). Une disposition d'éléments en parallèle (notée P) augmente la capacité. Par exemple, 3S2P comprend six éléments, trois en série et deux en parallèle.
Taux C et courant de décharge
La valeur C indique le courant de décharge maximal par rapport à la capacité du pack. Si un pack a une capacité de 2200 mAh et une valeur C nominale de 25C, le courant de décharge continu maximal est de 2,2 A x 25 = 55 A.
Les fabricants indiquent généralement deux paramètres : le taux C continu et le taux C de pointe. Le continu est le courant que la batterie peut fournir sur une longue durée sans surchauffer. Le pic (par exemple 50C) est le courant autorisé sur de courtes impulsions (quelques secondes). Utilise la valeur continue pour dimensionner le système de propulsion.
Les taux C réels sont souvent surestimés par les fabricants. Une règle pratique consiste à supposer que le taux C continu réel est inférieur de 30 % à 50 % à la valeur annoncée. Une batterie indiquée 30C peut en réalité fournir en sécurité un courant correspondant à 15C à 20C. Les symptômes de surcharge incluent une chute brutale de tension en charge et un fort échauffement de la batterie.
Charge avec équilibrage
La charge avec équilibrage est la seule méthode sûre pour charger les batteries à plusieurs éléments. Le chargeur surveille indépendamment la tension de chaque élément et les égalise pour que tous atteignent 4,2 V en fin de charge.
Sans équilibrage, les cellules peuvent dériver en tension. Une cellule peut atteindre 4,3 V (surcharge dangereuse) tandis qu'une autre n'est qu'à 4,1 V. Surcharger une cellule LiPo au-dessus de 4,25 V comporte un risque de gonflement, de fuite d'électrolyte et d'incendie.
Le courant de charge standard est de 1C (pour un pack de 2200 mAh, cela fait 2,2 A). La charge rapide à 2C est acceptable pour les packs prévus à cet effet par le fabricant, mais elle réduit la durée de vie des cellules. Ne dépassez jamais le courant de charge maximal indiqué par le fabricant.
Tension de stockage
Les batteries LiPo ne doivent être stockées ni complètement chargées (4,2 V par élément) ni complètement déchargées (3,0 V par élément). La tension de stockage optimale est de 3,80 à 3,85 V par élément, ce qui correspond à environ 40 % à 50 % de la capacité.
La plupart des chargeurs modernes disposent d'un mode stockage qui charge ou décharge automatiquement la batterie jusqu'à la tension de stockage. Stocker une batterie pleinement chargée sur une longue période (semaines) accélère la dégradation des éléments et augmente le risque de gonflement.
Stockez les packs dans un endroit sec et frais (15 à 25 degrés Celsius). Évitez les températures supérieures à 40 degrés (par exemple dans une voiture en été). Les températures élevées accélèrent le vieillissement chimique des cellules.
Sécurité incendie
Les éléments LiPo contiennent un électrolyte inflammable. Un dommage mécanique (perforation, écrasement), une surcharge, une décharge profonde ou un court-circuit peuvent déclencher un emballement thermique, une réaction thermique incontrôlée qui se termine par un incendie.
Chargez toujours les batteries dans un sac ignifuge pour LiPo (sac LiPo Safe) ou sur une surface non inflammable (céramique, métal). Ne chargez jamais une batterie sans surveillance. Ne chargez jamais sur un tapis, une table en bois ou à proximité de matériaux inflammables.
Garde à portée de main un extincteur à poudre sèche ou du sable. L'eau est inefficace sur les feux de LiPo (et peut aggraver la situation). Une batterie LiPo en feu dégage des fumées toxiques ; en cas d'incendie, aère la pièce ou sors la batterie en feu à l'extérieur à l'aide de pinces métalliques.
Signes de détérioration de la batterie
Une batterie gonflée (boursouflée) est le signe qu'un gaz se forme à l'intérieur de l'élément par décomposition de l'électrolyte. Une batterie gonflée ne doit plus être utilisée ni chargée. Même un léger gonflement est un signal d'alerte.
Parmi les autres symptômes de dommage : une chute brutale de tension en charge (hausse de la résistance interne), des tensions d'éléments inégales après charge (un écart supérieur à 0,05 V malgré l'équilibrage), des dommages physiques du boîtier (bosses, coupures) et de la chaleur dégagée pendant le stockage.
Risques de la charge en parallèle
La charge en parallèle consiste à charger plusieurs batteries en même temps via une carte de charge parallèle reliée à un seul chargeur. Cela fait gagner du temps mais comporte des risques importants.
Avant de relier des batteries pour une charge en parallèle, vérifiez qu'elles ont toutes le même nombre d'éléments (par exemple toutes en 3S), une capacité similaire et une tension similaire (l'écart de tension entre les batteries ne doit pas dépasser 0,1 V par élément). Relier une batterie à une tension nettement différente provoque un fort courant d'égalisation entre les batteries, avec un risque de surchauffe et d'incendie.
La charge en parallèle ne remplace pas l'équilibrage. La carte de charge parallèle doit comporter des fusibles sur chaque port. Si tu n'as pas l'expérience de la charge LiPo, charge les batteries une par une. C'est plus lent mais bien plus sûr.
Élimination des batteries usagées
Les packs LiPo usagés ne doivent pas être jetés aux ordures ménagères. Ils contiennent des métaux lourds et un électrolyte inflammable. Avant la mise au rebut, déchargez le pack jusqu'à une tension sûre (en dessous de 3,0 V par cellule) à l'aide de la fonction de décharge du chargeur ou d'une ampoule de voiture 12 V.
Apportez les packs déchargés à un point de collecte de piles pour recyclage. En Pologne, on en trouve dans les magasins d'électronique, les magasins de bricolage et les points municipaux de collecte sélective des déchets (PSZOK). Ne jetez jamais les packs LiPo au feu, car il y a un risque d'explosion.