Batteries Lithium, quelles sont les technologies pour le nautisme ?

Le lithium s’est imposé comme la technologie de choix pour de nombreux domaines, et le nautisme ne fait pas exception. Offrant une puissance, une efficacité et une durabilité accrues par rapport aux batteries au plomb traditionnelles, les batteries au lithium révolutionnent l’expérience de navigation. Les technologies sont diverses, certaines offrent une grande performance au détriment de la sécurité. Faisons le point pour démêler les différents critères de choix.

Comprendre les différentes technologies de lithium

Le principe de base de ces batteries est commun à toutes les technologies d’accumulateurs Lithium. Les ions Lithium Li+ naviguent entre l’électrode positive (cathode) et l’électrode négative (anode) à chaque cycle de charge et décharge.

On distingue premièrement deux familles de batteries Lithium selon la nature de leur électrolyte, liquide ou solide. Il existe deux sous familles. L’anode est soit composé de Lithium pur (Lithium-Metal), soit d’un matériau composé de carbone comme le graphite (Lithium Ion).

Les batteries composées d’une anode en Lithium sont nommées Lithium-Metal. Elles sont les plus performantes mais présentent des risques d’emballement à cause de la formation de dendrites, des accumulations de lithium au même endroit lors de la charge qui peuvent engendrer un court circuit interne et donc provoquer l’emballement thermique. La présence d’eau ou d’oxygène amène au même phénomène. On les exclus donc de cet article car inadaptés au monde du nautisme.

Classification selon l’électrolyte et la cathode

Batteries à électrolyte liquide à anode en graphite : Trois sous familles se distinguent, les cathodes LTO, NMC et LFP.

1. Phosphate de fer lithium (LiFePO4) : Ces batteries offrent une grande stabilité thermique et une longue durée de vie. Elles sont souvent utilisées dans les applications nécessitant une sécurité accrue, comme les systèmes de stockage d’énergie domestiques, le nautisme.
2. Ternaire lithium (NMC et NCA) : Les batteries à cathode ternaire au nickel-manganèse-cobalt (NMC) et au nickel-cobalt-aluminium (NCA) offrent une excellente densité énergétique, ce qui les rend idéales pour les véhicules électriques, trottinettes, smartphones, ordinateurs portables. Elles peuvent s’avérer dangereuses en cas de perforation.
3. Lithium Titanate Oxide (LTO): Basées sur l’oxyde de titane et le graphite, se distinguent par leur longue durée de vie et leur grande sécurité, surpassant les batteries Li-ion classiques.

Batterie à électrolyte solide:

1. Polymère lithium-ion (LiPo) : Ces batteries LiPo se distinguent en utilisant comme électrolyte un polymère solide plutôt qu’un électrolyte liquide. Elles sont couramment utilisées dans les drones, les modèles réduits, et certains appareils électroniques car très compact et léger. Toutefois pour des problèmes de sécurité ce sont des batteries déconseillées pour le nautisme.

Focus sur les technologies lithium pour le nautisme

Dans le domaine nautique, la technologie LiFePO4 est la plus populaire pour ses avantages en matière de sécurité et de durabilité… en attendant la démocratisation du LTO.

• Sécurité accrue: Le LiFePO4 est intrinsèquement plus stable que d’autres technologies lithium, ce qui réduit le risque d’emballement thermique, un incident grave pouvant survenir avec des batteries Li-ion traditionnelles.
• Longue durée de vie: Les batteries LiFePO4 peuvent durer jusqu’à 10 fois plus longtemps que les batteries au plomb, ce qui représente un investissement rentable pour les plaisanciers.
• Meilleure performance: Offrant une puissance et une efficacité supérieures, les batteries au lithium permettent une alimentation plus stable des équipements électriques et une meilleure autonomie des bateaux électriques.
• Facilité d’entretien: Les batteries au lithium ne nécessitent pas d’entretien régulier, contrairement aux batteries au plomb qui doivent être régulièrement remplies d’eau.

Comment choisir sa batterie Lithium ?

1. Déterminer vos besoins en énergie:

• Sondeurs: La consommation électrique d’un échosondeur est généralement faible. Une batterie LifePO4 de 20 Ah suffit pour une journée d’utilisation même si une capacité supplémentaire est plus que conseillé en cas d’avarie en mer par exemple.
• Moteurs électriques: La capacité nécessaire dépend de la puissance du moteur, de la durée d’utilisation souhaitée et de l’environnement (lac, fleuve, mer). Les moteurs brushless les plus puissants comme le Garmin Force Kraken ou le Minn Kota Quest consomment 60A au maximum avec une alimentation en 36 volts. Une batterie de capacité 100Ah est donc le minimum pour ce type de moteur. Assurez vous que la batterie est conçue pour ce type d’utilisation. Le courant appelé est conséquent et nécessite un câblage et un BMS adapté (cf. paragraphe ci dessous).

2. Choisir la tension:

• Sondeurs: La plupart des échosondeurs sont alimentés en 12 volts. Assurez-vous que la tension de la batterie correspond à votre appareil.
• Moteurs électriques: Les moteurs électriques sont disponibles en 24V et 36V.
  • 24V: La plupart des petits moteurs électriques.
  • 36V: Plus de puissance et de couple, vitesse plus élevée.

3. Le BMS (Battery Management System):

Le BMS agit véritablement comme le cerveau de la batterie lithium. Il en assure la surveillance et la protection en temps réel sur plusieurs aspects. Il coupe le courant dès qu’une anomalie est détectée.

Attention pour les moteurs électriques les puissants comme le Minn Kota Quest ou Garmin Force le BMS doit être dimensionné pour accepter un courant de plus de 60A pour ne pas risquer l’incendie. Peu de batteries en sont aujourd’hui capables. Chez BSR, le modèle QUEST a été développé spécialement avec un courant max supporté de 100A. Les modèles de Energy Research sont également adaptés à cet usage.

• Tension et courant: Le BMS surveille en permanence la tension et le courant de chaque cellule de la batterie. En cas de dérive anormale, il peut interrompre la charge ou la décharge pour éviter tout dommage.
• Température: La température des cellules est un facteur critique pour la durée de vie et la sécurité de la batterie. Le BMS surveille la température et peut prendre des mesures correctives si elle devient excessive, comme réduire la puissance de charge ou de décharge.
• État de charge (SOC): Le BMS estime en permanence le niveau de charge restant dans la batterie (State Of Charge) en s’appuyant sur des algorithmes et des mesures de tension. Cette information est cruciale pour une utilisation optimale de la batterie.

4. Sortie régulée pour les sondeurs:

• Protection de l’échosondeur: Elles protègent l’échosondeur contre les dommages causés par une surtension.
• Performances optimales: Elles garantissent que l’échosondeur fonctionne à ses performances optimales.
• Prolongation de la durée de vie de la batterie: Elles peuvent prolonger la durée de vie de la batterie en réduisant le taux de décharge.

Quelle marque de batterie ?

S’il existe de multiples possibilités d’alimenter son électronique marine, assurez vous que la société appose une mention CE et dispose des autorisations nécessaire pour faire transiter les batteries par transporteur comme la société BSR.

Les batteries BSR et Energy Research sont distribuées par Navicom. La société quimpéroise propose gratuitement une extension de garantie de 2 ans pour tout achat d’une batterie BSR avec ses moteurs Minn Kota pour porter la garantie à 4 ans.

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