[TUTO] Les accus "LiFe"

[Goran]

Bon alors voilà, comme demandé, un "tuto" concernant les batteries LiFe. Tuto est un bien grand mot car je suis un débutant dans le monde du modélisme. Je vais donc me contenter de réunir les informations que j'ai pu glaner au cours de mes recherches, et vous faire part de mon expérience. J'essaierai de maintenir ce topic au fur et à mesure, et avec l'aide de ceux qui savent...

Je suis loin d'être un expert en la matière, cela fait seulement deux ou trois semaines que je m'intéresse à la chose aussi, la plupart des infos contenues dans ce topic sont susceptibles d'être erronées, je me ferai un plaisir de rectifier les erreurs que vous voudrez bien me signaler.

Le contexte :

Ayant une utilisation totalement loisir de mon buggy (moteur brushless 3300 Kv, contrôleur 45A), fourni avec un misérable pack NiMH de 2000 mAh, je cherchais une manière simple et robuste de charger / décharger mes accus sans prise de tête particulière, bref de pouvoir concentrer mon temps sur le run et pas sur ce qui va autour.

Il me fallait donc des accus supportant sans broncher des charges/décharges rapide, à chaud, robustes, voire rustiques, ayant une très bonne durée de vie, et surs.
Les Lipos et NiMH ont donc été exclus très vite, principalement car ils ne satisfont jamais toutes ces exigences en même temps (pour la plupart ils ne satisfont même aucune de ces exigences).
Il restait donc les LiMn style Hyperion G3, ou les LiFe...

Les accus LiFe, qu'est-ce que c'est ?

C'est une technologie d'accumulateurs lithium-ion, dont la cathode est constituée de lithium fer phosphate (LiFePO4).

Plusieurs dénominations sont courantes : A123 (nom d'une firme ayant développé des LiFePO4 basés sur les nano-technologies), M1, LiFePO, LiFePO4...
Par commodité, et parce que ce sont ceux que je connais le moins mal, je ne parlerai que des accus A123 Systems.

Caractéristiques :

Tension : 3.3 V / cellule
Tension de charge : 3.7 V /cellule (+-0.05V)
Décharge : 30 C en continu, 60 C en pointe.
Résistance interne +- 8 milli-ohms (2300 mAh)



Les modèles fréquemment disponibles sont des cellules de 1,1 ou 2,3 Ah, sous forme cylindrique. Il existe aussi des accus "prismatiques" de forme plate.

Des cellules de 2300 mAh (AR 26650)



Une cellule de 1100 mAh (AR 18650)



Bien sur il faut un programme LiFe sur votre chargeur et la charge doit toujours être accompagnée d'un équilibrage, surtout au début. Même s'ils sont surs, la charge ne devrait jamais se faire sans surveillance, le matériel défectueux c'est toujours possible.

Avantages :

• Peu polluant (pas de métaux toxiques tels que le cobalt)
• Solide (forme cylindrique bâton)
• Sécurisé : un accu LiFe ne prend pas feu, n'explose pas, supporte les décharges profondes, voire les surcharges. Au pire il dégaze (un gaz que je ne m'amuserai certes pas à respirer à pleins poumons !) car il est équipé d'une soupape de sécurité (ça n'empêche pas d'être prudent). Cela dit, côté sécurité je pense donc que c'est plus que convaincant, oubliez les pots de fleurs, sacs de sable, sacs anti-feux etc : pas de stress.
• Accepte des taux de charge élevés voire très élevés (alors là c'est à préciser, j'ai lu un peu tout, de 5 à 10C, voire plus...)
• Accepte les charges à chaud (floating)
• Taux de décharge élevé (30 à 60C)
• Durée de vie calendaire élevée (là aussi tout dépend des sources, on parle de 4, 5 ans...)
• Durée de vie en nombres de cycle très élevée ( supérieur à 1000 ou 2000 cycles selon les sources)
• Résistance interne qui diminue avec le temps

Désavantages par rapport aux lipos :

• Moins bon ratio quantité d'énergie / poids que les Lipo
• Voltage par cellule plus faible

En pratique :

• La première difficulté c'est de trouver ces fameux accus ! En cherchant je suis tombé sur de nombreuses offres louches (contrefaçons) ou trompeuses.
Finalement, à mon avis, le mieux est de s'en tenir aux revendeurs officiels de A123 (liste en fin de topic).
Quand on a trouvé son revendeur, il faut choisir : packs pré-assemblés (chers) ou cellules nues. Vu le prix j'ai opté pour les cellules.
Je me suis fourni chez rclipos.com (revendeur officiel A123). Bien sur j'aurais préféré aller chez Maximus, d'autant que j'habite à Nice, mais il semble qu'il ait des problèmes d'approvisionnement... J'espère que ça s'arrangera !
J'ai commandé 4 cellules 2300 mAh, dans l'idée de faire deux packs 2S, montés en parallèle dans la voiture à l'aide d'un câble en Y.
Chaque cellule pèse 70 grammes et mesure 26mm de diamètre pour 65mm de long.

• La deuxième difficulté c'est l'assemblage des cellules : comme prévu le + de chaque cellule est très difficile à souder (alu). J'ai testé avec plusieurs fers à souder typés électronique (40-50 W), vous pouvez oublier, il faut sortir la grosse artillerie.
J'avais lu qu'il fallait un fer de 100W, j'ai donc logiquement acheté un fer de 150W (Fer à souder très puissant sur CONRAD, Fer à souder électrique, Soudage). Je me suis donc retrouvé avec un machin énorme, sans aucun doute largement sur-dimensionné, et pas super pratique à manipuler, mais qui m'a permis de faire les soudures telles qu'elles sont montrées dans cette vidéo, sans difficulté :
YouTube - Hyperion A123 Cell Assembly Video (la même chose en pdf : http://media.hyperion.hk/dn/a123/pac...23packassy.pdf )
Si vous avez le matériel adapté, tout devrait se passer exactement comme dans cette vidéo.
Malgré tout, c'est pas l'assemblage le plus facile à faire, veillez impérativement à ne jamais surchauffer un élément, en aucun cas le fer ne soit rester plus longtemps que quelques petites secondes en contact avec l'accu. Veillez également à ne pas boucher la soupape située au milieu du pôle - !

• La troisième difficulté c'est la question de la tension : vais-je perdre beaucoup en patate en 6.6 V ? Devrais-je passer en 9.9 V ?
Personnellement non : je n'arrivais pas à aller à fond avec les packs NiMH, je n'y arrive toujours pas avec les LiFe (je ne parle pas de vroum vroum en ligne droite sur un parking hein, mais bien de course "normale") !
Au pire j'aurais pu jouer sur le rapport pignon/couronne, sur la puissance du moteur, ou passer en 3S.

Conclusion :

Évidemment selon les configurations cette technologie peut se révéler être totalement inappropriée, il faut pouvoir changer de tension (en plus ou en moins), avoir la place de loger les accus, ne pas avoir de contraintes liées au poids trop importantes etc.
Ce n'est donc pas la technologie miracle pour tout le monde, mais pour beaucoup je pense qu'il convient d'y réfléchir.

Le pack de 4600 mAh (les deux packs de 2300 mAh plus exactement) sera revenu à environ 45€, ce qui me parait fortement raisonnable compte tenu de la qualité de la chose (l'avenir me dira si mes espoirs sont fondés !)

En fin de décharge les packs sont tout justes tièdes, le moteur et l'ESC sont contents, moi aussi, et le vendeur va pas tarder à l'être également puisque je vais commander un lot de cellules pour compléter les premiers packs et pour un pote qui a été automatiquement converti. Avec quelques packs de plus je peux potentiellement rouler en continu sans ruiner les packs au bout de 15 jours.

Bref, en dehors d'exigences de performances très particulières, ou de contraintes liées au poids ou à la place disponible, pour une utilisation loisir, je ne vois aucun frein à l'utilisation massive de ces accus qui ont tellement d'avantages que je me demande bien pourquoi ils sont si peu utilisés... Sans doute sont-ils mal connus et l'avalanche de lipos à bas prix ne facilite évidemment pas la tâche...

Sources / liens :

Le monde des accus rechargeables : Les accus au Lithium ion Phosphate de Fer
A123 Systems
[PoBot] Les batteries LiFePO4 ou A123
Aerololo - Electrique - Batteries A123
Maximus-Racing
*Enerland*
http://media.hyperion.hk/dn/a123/pac...23packassy.pdf
Hyperion A123 Cell Assembly Video - YouTube
Lithium iron phosphate - Wikipedia, the free encyclopedia
LiFePo de Maximus

Fournisseurs (à compléter) :

Maximus-Racing (s'il est encore vraiment dans la course...)
RC Lipos - Free World Wide Shipping on A123 Racing Systems Nanophosphate Lithium Ion cells and packs.
Graupner LiFe-Cellules
BP Hobbies LLC Catalog

Bonus : ces quelques vidéos de torture de LiFe sont parlantes question sécurité, je vous laisse imaginer les mêmes traitements extrêmes sur des lipos !

Une batterie de 45 Ah en court-circuit : YouTube - Test LiFePo4
Avec un clou dedans (là c'est du lifepo de chez Hobbyking, sous forme "flat" comme des lipos) : YouTube - Stick the LiFePO4
Démontage puis test de court-circuit : YouTube - 21 LifeP04 Destruction
Celui-là y met même le feu ! YouTube - Headways puncture.avi!
Ecrasés : YouTube - GM volt Lithium battery - Crush test with A123 vs LG Chem


Mise à jour (31 janvier 2011)

Rodage ou pas rodage ? Tout le monde n'est pas d'accord là dessus, dans le doute j'ai fait les 5 premières charges à 1C, et j'augmente progressivement. Voici la courbe de charge d'un pack 2300 mAh à 1.5 C (3.4 A) :

[minnesota]

salut,

j'ai pas encore lu, mais déjà bravo.



edit:

Je viens de tout lire, pas mal du tout, bonne synthèse.

[minnesota]

Y a t'il quelqu'un pour épingler ce Topic ?

[Goran]

S'il est possible de changer le titre de la page "Discussions pour le plaisir d'échanger Les accus LiFE" en "Les accus LiFe" je prends aussi ! :D

[PROTOTYPE303]

Le café au plumard aussi ??

C'est fait

Joli sujet au passage, propre, clair... Tu me fais la même avec les LiPos, les Ni-Cd, les Ni-Mh, les Pb....


EDIT : A123 arrête la production !

[Goran]

Envoyé par PROTOTYPE303

Le café au plumard aussi ??

C'est fait

Joli sujet au passage, propre, clair... Tu me fais la même avec les LiPos, les Ni-Cd, les Ni-Mh, les Pb....


EDIT : A123 arrête la production !

Damned !! D'où tires-tu l'info ??

[minnesota]

On voit que tu connais pas proto

[Goran]

Ah ouais j'vois l'genre...

[minnesota]

Sinon, j'ai songé à faire une batterie de 12V avec, mais le prix monte trop haut si on veut dépasser les 7Ah (200-300 euros). C'est dommage, car on gagne plus d'un kilo en plus des autres avantages de ce type d'accu.

[azertyu76]

article parfait, rien ne manque, c'est bien écrit, illustré et on retrouve nombre de liens externes, très bon boulot