Batterie au lithium DIY : 2 ans plus tard, ma configuration maison fonctionne toujours aussi bien

Deux ans après sa construction, l'ingénieur Andy Pag partage des enseignements surprenants sur les performances de son installation de batterie domestique au lithium…

Andy Pag's Lagoon 410 Cushla

Tous nos besoins énergétiques, pour deux d'entre nous, vivant à plein temps à bord de Cushla depuis deux ans, ont été satisfaits par le banc de batteries au lithium que j'ai assemblé à partir de cellules au lithium individuelles.

J'ai utilisé 16 cellules LiFePo4, chacune évaluée à 3,2 V et 120 Ah. En connectant quatre cellules en parallèle, j'ai créé ce que j'appelle une « supercellule » de 3,2 V 480 Ah, et j'ai mis quatre supercellules en série pour créer la batterie 480 Ah 12 V. J'ai un système de surveillance de batterie Daly (BMS) évalué à 250A. Cela protège la batterie au lithium de plusieurs façons.

Tout d'abord, il agit comme un voyage 250A. Techniquement, les batteries au lithium se vident et se chargent à un courant équivalent à 1C - leur ampère-heure - donc dans mon cas 480A, mais il n'y a rien sur le bateau qui consomme autant, donc 250A est une bonne marge de sécurité. Deuxièmement, il protège les cellules individuelles en les maintenant en équilibre.

L'article continue ci-dessous…

Les propriétaires de bateaux comptent depuis longtemps sur la batterie au plomb pour démarrer leurs moteurs, faire fonctionner les lumières électriques et, de nos jours, pour…

Mais même les meilleures batteries au lithium ont des inconvénients, écrit Emrhys Barrell. Le premier est le coût, jusqu'à…

La clé d'une batterie au lithium ayant une bonne capacité est que toutes les cellules sont en équilibre. Lors de la construction de la batterie, la première étape consiste à "équilibrer" les cellules ; mettez toutes les cellules en parallèle et chargez-les jusqu'à 3,65V.

C'est la tension où ils sont à peu près tous chargés à 100 %. Ensuite, à mesure que le courant entre et sort de la batterie, toutes les cellules montent et descendent ensemble. Au fil du temps, une ou deux cellules peuvent dériver, ce qui signifie que lorsque vous mettez votre charge de 14,6 V, certaines cellules seront inférieures, mais certaines dépasseront 3,65 V.

Une surcharge peut les endommager ou pire les faire surchauffer. J'ai constaté que la fonction d'équilibrage du BMS n'avait pas vraiment le pouvoir de rester au top des supercellules de grande capacité de 480 Ah et tous les 12 mois, je devais démonter la batterie et l'équilibrer à nouveau. L'ensemble de l'opération prend environ une journée si vous le planifiez correctement.

La banque de batteries au lithium domestique 480Ah DIY d'Andy Pag utilise des cellules au lithium individuelles câblées en série et en parallèle. Il peut tout alimenter depuis sa bouilloire, son grille-pain et sa machine à laver avec sa batterie au lithium, mais pas tout en même temps. Le facteur limitant est l'onduleur du bateau, pas les cellules au lithium

LiFePo4 n'aime pas non plus être chargé à des températures inférieures à zéro. Le système de gestion de la batterie protège contre cela en coupant la batterie. Si votre bateau est dans un climat froid, réfléchissez à la façon de créer un espace chauffé autour de la batterie afin de ne pas être coupé au moment où les conditions deviennent glaciales.

J'ai choisi les cellules de plus grande capacité disponibles à l'époque. En utilisant des piles, je pensais que si quelqu'un allait mal, je pouvais l'échanger sans avoir à acheter une toute nouvelle batterie. Mais à peine un an plus tard, les cellules de 120 Ah étaient à peu près obsolètes et certainement difficiles à trouver.

Le plus proche que j'ai pu trouver était 240Ah. Le rythme de développement et de baisse des prix a été stupéfiant. Maintenant, si l'une de mes cellules meurt, je devrai mettre à jour tout le système.

Outils du commerce : une alimentation électrique bon marché pour les cellules d'équilibrage supérieures et de bons outils de sertissage pour des connexions étanches et sans corrosion

Les cellules LiFePo4 n'aiment pas être chargées à plus de 3,65 V chacune ou 14,6 V. J'ai réglé mes chargeurs sur le 14,4 V légèrement inférieur. Cela met soi-disant moins de stress sur la chimie et les cellules dureront plus longtemps. Cela donne également une marge de manœuvre - si l'une des cellules est déséquilibrée, elle ne surchargera pas.

Le moniteur de batterie se connecte au téléphone et à la tablette via Bluetooth. Le logiciel est maladroit et glitchy mais fait ce qu'il doit faire. La vérification de 'Diff Volt' est une tâche de maintenance hebdomadaire. Si les cellules sont déséquilibrées de plus de 100 mV, il est temps de retirer les cellules et de les équilibrer.

Assurez-vous que toutes vos sources de charge de batterie sont réglées pour rester en dessous de 14,6 V ; contrôleur de charge solaire, prise de quai, générateur et alternateurs de moteur.

On parle beaucoup de la surchauffe des alternateurs lorsqu'on leur demande de charger des batteries au lithium. Le trope est que les alternateurs ne sont pas conçus pour produire leur courant maximum pendant longtemps sans chauffer.

Je n'ai pas testé cela de manière approfondie car mon réseau de panneaux solaires me donne beaucoup de jus, mais lorsque je l'ai testé, j'ai constaté que le fait de maintenir le régime moteur élevé signifie que le ventilateur de l'alternateur est plus qu'un match pour la chaleur générée, alors testez votre système avant de faire des folies sur un limiteur de courant ou un alternateur amélioré.

Selon ma lecture de ma police, tant que les systèmes sont tous installés pour coder, les assureurs de bateaux n'ont aucune marge de manœuvre pour éviter de couvrir un bateau avec des batteries au lithium.

En tant qu'ingénieur qualifié, je suis heureux d'approuver le système. Mais c'est un exercice utile et qui donne à réfléchir aux conséquences résultant de la panne de votre batterie.

Lorsque je fais bouillir la bouilloire (2 kW), elle tire près de 150 A de la batterie. C'est suffisant pour souder le métal ensemble, donc c'est plus que suffisant pour que la résistance d'une connexion corrodée devienne rougeoyante.

J'avais ceci sur l'interrupteur de coupure de l'onduleur que j'ai heureusement remarqué en raison de la chute de tension entre l'affichage de l'onduleur et l'affichage du BMS.

Fig 1 : Courbe de charge pour LiFePo4. La tension d'une pile au lithium indique si elle est pleine ou vide. À l'approche de la charge complète, cela passe à 3,65 V. Le BMS utilise cette fonction pour déconnecter la batterie, évitant ainsi la surcharge. La plage par cellule est de 3 V à 3,65 V ou de 12 V à 14,6 V pour le groupe de batteries.

Je compare constamment les lectures de tension et vérifie les températures de connexion avec un thermomètre laser. C'est le meilleur moyen de trouver des connexions corrodées et c'est un travail d'entretien qui doit être fait régulièrement. Maintenant, je polit tous les connecteurs annulaires avec un grain 400 sur un bloc plat et je badigeonne le tout de graisse diélectrique.

J'ai investi dans de bons outils de sertissage pour les fils de petit et de gros calibre. Après des années de mauvais sertissage de connecteurs avec des pinces, ces choses sont un plaisir à utiliser.

Si je commençais aujourd'hui, je pourrais regarder les batteries au lithium standard, qui sont moins chères que les cellules de bricolage de nos jours et qui s'équilibrent mieux, mais je me débarrasserais certainement toujours de l'acide de plomb.

Fig 2 : Courbe de décharge pour LiFePo4. Les batteries au lithium ont une résistance interne inférieure à celle du plomb-acide, de sorte que des courants élevés peuvent circuler plus longtemps et se rechargent plus rapidement. Ils ne subissent pas de chutes de tension lorsqu'ils se déchargent, même s'ils délivrent des courants élevés.

Il existe une différence entre les batteries au lithium-ion et au lithium-fer (également appelées lithium-fer-phosphate ou LiFePo4). Les téléphones et les appareils électroniques utilisent du lithium-ion.

S'ils ne sont pas construits correctement, des cristaux peuvent se développer à l'intérieur de la batterie et éventuellement s'étirer entre les bornes positive et négative, provoquant un court-circuit et générant suffisamment de chaleur pour déclencher un incendie.

Les applications de plus grande capacité comme les batteries domestiques sont mieux adaptées à la chimie du fer au lithium, et bien qu'elles ne soient pas à l'abri d'un incendie, la chimie interne signifie que la croissance des cristaux n'est pas un tel problème.

Mettre trop de volts entre eux peut les faire chauffer et se déformer, créant un risque. Percer une cellule peut également provoquer un court-circuit interne et un incendie, protégez donc les cellules des pièces mobiles du moteur ou de la boîte de vitesses qui pourraient s'envoler.

Cette fonctionnalité est apparue dans l'édition de novembre 2022 de Practical Boat Owner. Pour plus d'articles comme celui-ci, y compris le bricolage, des conseils pour économiser de l'argent, de grands projets de bateaux, des conseils d'experts et des moyens d'améliorer les performances de votre bateau, abonnez-vous au magazine de navigation le plus vendu de Grande-Bretagne.

Abonnez-vous, ou faites un cadeau pour quelqu'un d'autre, et vous économiserez toujours au moins 30% par rapport aux prix en kiosque.

Voir les dernières offres d'abonnement PBO sur magazinesdirect.com