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Introduction aux batteries pour 茅quipements 茅lectriques, partie 2 : technologies avanc茅es
03 juillet 2024
Note de l'茅diteur : le texte suivant a 茅t茅 r茅dig茅 en exclusivit茅 pour Power Progress par le fabricant de batteries EnerSys, Reading, Pennsylvanie, et 茅dit茅 pour la longueur et le style. Il fait partie d'une s茅rie en trois parties d'EnerSys sur la compr茅hension de la technologie des batteries pour les 茅quipements et v茅hicules 茅lectriques.
Au cours des derni猫res d茅cennies, les pr茅occupations concernant les 茅missions, le prix du carburant, les co没ts de maintenance et l鈥檈fficacit茅 globale ont conduit les 茅quipements industriels 茅lectriques 脿 batterie (BE) 脿 remplacer progressivement les 茅quipements aliment茅s par des moteurs 脿 combustion interne (ICE).
Comme , les batteries plomb-acide ouvertes traditionnelles sont des sources d'茅nergie 茅prouv茅es pour de nombreuses applications industrielles, telles que les chariots 茅l茅vateurs et les 茅quipements d'entretien des sols. Cependant, elles pr茅sentent certaines limites en termes de densit茅 de puissance et de maintenance.
Pour rem茅dier 脿 ces lacunes, des technologies de batteries plus avanc茅es ont r茅cemment vu le jour. Il s'agit notamment des batteries au plomb pur 脿 plaques minces (TPPL) et des batteries lithium-ion, qui sont de plus en plus populaires pour de nombreuses applications industrielles et de commerce 茅lectronique. Elles peuvent prendre en charge des applications plus exigeantes pour lesquelles les batteries au plomb-acide traditionnelles ne sont pas 脿 la hauteur.
En 茅liminant la maintenance et en offrant des performances sup茅rieures 脿 celles des batteries plomb-acide inond茅es traditionnelles, les batteries TPPL et lithium-ion deviennent de plus en plus les sources d'茅nergie de choix pour les chariots 茅l茅vateurs, l'entretien des sols et autres 茅quipements utilitaires.
Technologie TPPL 茅prouv茅e
Bien que la batterie TPPL soit relativement nouvelle dans les applications de v茅hicules industriels, il s'agit d'une technologie 茅prouv茅e depuis les ann茅es 1970. Les plaques de plomb pur 脿 99 % acc茅l猫rent le transfert d'茅nergie pendant les p茅riodes de charge plus courtes. Parall猫lement, les plaques plus fines offrent une surface maximale pour un transfert et des gains d'茅nergie plus rapides ainsi qu'une augmentation de la densit茅 de stockage d'茅nergie.
Une vari茅t茅 de batteries TPPL. (Photo : EnerSys)La technologie TPPL a 茅t茅 d茅velopp茅e 脿 l'origine pour les applications militaires critiques qui n茅cessitaient une alimentation fiable et une charge plus rapide. Ces batteries ont donc 茅t茅 rapidement adopt茅es pour les applications de manutention et d'entreposage.
Aujourd'hui, les batteries TPPL sont disponibles dans une gamme de capacit茅s et de configurations de puissance. Elles ont une densit茅 de puissance l茅g猫rement sup茅rieure 脿 celle des batteries plomb-acide ouvertes, elles sont donc recommand茅es pour les applications l茅g猫res 脿 moyennes.
Les principaux avantages des batteries TPPL sont leur capacit茅 de charge rapide et leur absence d'entretien. Par exemple, les batteries TPPL ne n茅cessitent pas d'arrosage, de lavage ou de longues 茅galisations, ce qui les rend id茅ales pour les propri茅taires de flottes qui souhaitent r茅duire leur consommation d'eau et 茅liminer le travail de maintenance.
De plus, pendant les longues p茅riodes de non-utilisation, ils doivent g茅n茅ralement 锚tre recharg茅s tous les 6 mois sans r茅duire la dur茅e de vie de la batterie.
Enfin, les batteries TPPL ne n茅cessitent pas de longues p茅riodes de charge. Elles peuvent 锚tre branch茅es 脿 chaque fois que l'茅quipement n'est pas utilis茅, par exemple pendant les pauses, entre les quarts de travail et 脿 d'autres p茅riodes d'arr锚t.
La dur茅e de vie typique d鈥檜ne batterie TPPL est de 4 脿 5 ans, selon l鈥檌ntensit茅 de son utilisation.
Tout sur le lithium-ion
Bien qu'elles constituent une technologie relativement nouvelle dans les applications de chariots 茅l茅vateurs et d'茅quipements d'entretien des sols, les batteries lithium-ion sont bien connues pour leur utilisation dans l'茅lectronique grand public et les v茅hicules 茅lectriques.
Il existe plusieurs approches de la chimie des ions lithium, les principales versions utilis茅es dans les 茅quipements de manutention et les applications industrielles 茅tant le phosphate de fer lithium (LFP) et le nickel mangan猫se cobalt (NMC). L'industrie automobile s'appuie principalement sur le NMC en raison de sa capacit茅 sup茅rieure 脿 absorber et 脿 stocker l'茅nergie, ce qui permet une charge plus rapide et des temps de fonctionnement plus longs entre les charges.
Les batteries lithium-ion sont particuli猫rement adapt茅es 脿 une utilisation intensive dans les applications d'茅quipement en raison de leur efficacit茅 de charge nettement sup茅rieure 脿 celle des batteries plomb-acide ouvertes traditionnelles. Comme les batteries TPPL, les batteries lithium-ion sont con莽ues pour une charge d'opportunit茅 lorsque l'茅quipement n'est pas utilis茅. Elles ne n茅cessitent pas non plus d'entretien de routine, comme l'ajout d'eau ou l'茅galisation.
Cependant, l鈥檜n des plus grands d茅fis li茅s 脿 l鈥檜tilisation des batteries lithium-ion est aussi ce qui les rend si attrayantes : leur densit茅 茅nerg茅tique 茅lev茅e. Associ茅e 脿 leur capacit茅 de d茅bit 茅nerg茅tique 茅lev茅e, cette derni猫re peut n茅cessiter une infrastructure 茅lectrique plus robuste pour permettre une charge ad茅quate.
Elles n茅cessitent 茅galement des contr么les sp茅cifiques pour un fonctionnement s没r. Un syst猫me de gestion de batterie (BMS), qui est un petit ordinateur embarqu茅 con莽u pour la batterie sp茅cifique, surveille et contr么le g茅n茅ralement l'activit茅 de la batterie. Il est essentiel 脿 la s茅curit茅 des batteries lithium-ion.
Les batteries lithium-ion mal con莽ues et dot茅es de contr么les BMS douteux sont connues pour cr茅er des risques pour la s茅curit茅. La meilleure fa莽on d'茅viter ces probl猫mes est d'utiliser un syst猫me con莽u de mani猫re holistique, compos茅 de la batterie, du BMS et du chargeur. De plus, tous les composants du syst猫me doivent 锚tre clairement d茅sign茅s comme certifi茅s par des groupes tiers reconnus, tels que Underwriters Laboratories (UL), Conformit茅 Europ茅enne (CE), l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et d'autres.
Les risques potentiels pour la s茅curit茅 peuvent amener certains assureurs 脿 refuser la couverture ou 脿 exiger des avenants, des inspections ou des v茅rifications suppl茅mentaires avant d鈥檃ssurer une installation utilisant des 茅quipements dot茅s de batteries lithium-ion.
Les batteries lithium-ion ont une dur茅e de vie typique de 5 脿 7 ans selon l'utilisation.
La troisi猫me partie de cette s茅rie d鈥檃rticles abordera les consid茅rations 脿 prendre en compte pour choisir les technologies de batterie adapt茅es 脿 diff茅rentes applications.
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