Éléments lithium Ion 18650

[Erwanrcx]

Bonjour à tous,

je vois que beaucoup de monde s’intéresse aux batteries do-it-yourself,  moi le premier, je n’ai vu aucun post qui traitait le sujet des éléments qui les composent. 

Étant à la recherche du parfait élément 18650, je me pose beaucoup de questions concernant le choix de cette perle rare. 

Pour définir une batterie on utilise 2 valeurs fondamentales :

• la tension ( en Volt ) : un élément Li-ion a une tension nominale de 3,7V, à pleine  charge 4,2V et la tension mini ne doit pas descendre en dessous de 3,2V 

• la capacité ( en Ampère/h ) : pour expliquer cette variable, simplement, c’est le courant que la batterie est capable de débiter de manière constante pendant 1 heure avant d’ être vide  

Posons tout d’abord le problème : 

 

• 1) les batteries sont composées d’éléments reliés entre eux, le terme employé est : en série, jusqu’à obtenir la tension nominale désirée. 

Par exemple : on met 16 éléments en série les uns après les autres pour que la tension cumulée entre le premier et le dernier élément soit de 67,2V à pleine charge : 16x4,2V=67,2V

• 2) pour augmenter la « capacité » des batteries (donc augmenter les Ah ), on a possibilité de mettre les éléments en parallèle : 2 batteries en parallèle double la capacité, 3 batteries c’est le triple. 

On a la possibilité de multiplier à l’assemblage chaque  élément qui compose une batterie, mais on peut aussi mettre 2 Packs distincts en parallèle de tension équivalente et idéalement de même capacité pour obtenir le même résultat. 

Suivant les explications suivantes une batterie est donc définie par sa tension (V) et le courant (A) qu’elle peut débiter .

La capacité étant  la possibilité  à cette batterie de débiter un courant pendant 1 heure, en faisant le calcul :

P=U x I avec U la tension, I en Ah, données liées aux caractéristiques des éléments Li-ion, on  obtient la capacité totale de la batterie :

Pour exemple concret d’une roue de 680Wh (Ms2, KS16.... liste non exhaustive) 

La batterie sera composée de 2 packs de 340Wh composée chacune comme suit :

De 16 éléments NCR-18650-PF de 2900mAh avec assemblage de  2 éléments en parallèles pour la tension nominale de 60V appelée 16Sx2P : 

16 x 60 x (2,9x2) = 348Wh Avec :

16 nombre d’éléments en série,

60 tension nominale de tous les éléments (16x3,7  en Volts ),

2,9 capacité nominale d’un élément ( en Ah, 1000mAh = 1Ah )

Autre élément essentiel qui compose une batterie :

le BMS ou Battery Management System qui permet de gérer la charge, protège d’un courant de décharge trop important et surtout gère l’équilibrage des éléments qui la compose. L’usage des batteries Li-ion doit être fait avec précaution à cause de risques d’explosion ou d’incendie. 

Il doit être dimensionné suivant les caractéristiques la batterie voulue  ( nombre d’éléments, courant de décharge) avec des configurations pouvant varier, par exemple port de charge différencié du port de décharge ou non... etc 

 

 

Et pour finir, voici un petit tableau des différents fabricants et éléments qu’on peut trouver sur le marché 

 

Pour une meilleure visibilité, voilà le lien pour telechargement :

 

https://drive.google.com/file/d/0B9KXttJ6nbz6VWUtcUtvZEY3dWc/view

 

 

 

Modifié le 27 avril 2018 par Erwanrcx
Édit tableaux plus lisibles

[Franck MEO]

Les tableaux sont illisibles

[nrvfromcnr]

Merci @Erwanrcx pour toutes ces infos !

[Techos78]

Salut @Erwanrcx , merci pour ce sujet, ô combien important.

Une remarque, à propos de la tension nominale. Contrairement à la tension maxi 4,2 V définie à l'aide de considération électrochimiques, la tension nominale dépend d'un certain nombre de critères plus ou moins subjectifs. D'ailleurs tu as dû voir que cela ne colle pas toujours très bien : par exemple quand tu dis  16 x 3,7V = 60V... (on adore les chiffres ronds)

Comment définir une tension "nominale" ? La première idée est de choisir la tension moyenne entre la valeur maxi du pack et la valeur mini. Par exemple, quand on a un pack qui commence avec 67 V et s'arrête à 53V, on a vraiment envie de dire que la tension nominale est 60V. Car on a tous en tête la montée en tension qui est linéaire lors de la charge à courant constant. Et bien sûr une décharge à courant constant serait aussi linéaire, ce qui est aussi le cas d'un condensateur. Mais dans nos engins, ce n'est pas une décharge à courant constant mais à puissance constante, c'est une courbe qui plonge avec la concavité tournée vers le bas. Et donc, la tension qui correspond à l'énergie moyenne n'est pas centrée à 60V...

 En fait, c'est un détail, prendre des valeurs conventionnelles 60 V ou 74 V est tout à fait suffisant, vu les tolérances de fabrication et le vieillissement. Mais cela explique certains écarts de spécification, et il faut savoir que ça existe.

[Erwanrcx]

Ah oui, cette question me turlupinait justement puisque pour le calcul de la ms3 + on a plutôt :

2 batteries de 820 Wh en 84V avec des batteries NCR18650GA, d’une capacité de 3500mA « théorique » soit des packs 20 S3 :

20 x 3 éléments en parallèle 

ici on utilise la tension maxi au lieu de la tension moyenne. 

Les fabricants ne jouent décidément  pas dans la clarté...

[nrvfromcnr]

il y a 1 minute, Erwanrcx a dit :

Les fabricants ne jouent décidément  pas dans la clarté...

Plus gros le chiffre, plus ça claque

[Jef]

Il y a 3 heures, Erwanrcx a dit :

16 x 60 x (2,9x2) = 348Wh Avec :

16 nombre d’éléments en série,

60 tension nominale de tous les éléments (16x3,7  en Volts ),

2,9 capacité nominale d’un élément ( en Ah, 1000mAh = 1Ah )

Cette convention d'écriture est un vrai casse tête pour le néophyte que je suis.
Merci @Erwanrcx & @Techos78, grâce à vos explications, je commence à voir un peu plus clair.

 "16 x 60" représente "16 éléments de 3.7v en série et non pas 16 fois 60v
et "x (2.9x2)" signifierait assemblage en parallèle de ces 2 séries de 16 éléments d'une capacité de 2,9Ah chacun 
Ma calculette est d'accord avec 16 x 3,75 x 2.9 x 2 = 348, maintenant ça vas mieux

[Techos78]

Il y a 2 heures, Jef a dit :

Ma calculette est d'accord avec 16 x 3,75 x 2.9 x 2 = 348, maintenant ça vas mieux

Tu peux féliciter ta calculette, elle a bon, effectivement en considérant 60V nominal, cela correspond à 3,75V pour chaque cellule. Et si on dit 74V pour la ms3 de @Erwanrcx, c'est plutôt 3,70 V, ce qui n'est pas bien grave. Il semble quand même que c'est 3,7V  qui est indiquée le plus souvent, donc en prenant 60V on triche un peu. D'ailleurs, c'est la raison pour laquelle 1radwerkstatt qui fabrique des packs indique des valeurs inférieures, rigueur allemande oblige.

Ceci dit, pour les roues électrique, c'est la carte mère qui gère la tension basse, et elle arrête la roue alors qu'il reste 10 ou 15% en réserve. Une trott' est plus favorable parce qu'on peut vider totalement la batterie.

[flamandrose]

Super le tableau! Je vais comparer avec celui que j’utilisais.

Modifié le 28 avril 2018 par flamandrose

[Joe Bix]

Pour faire court: Le top c'est la 18650 LG. Ensuite on trouve des Samsung et des Panasonic. Tout le reste est en dessous, se méfier des fabricants "inconnus".

[Stanor]

suite à la panne de la batterie de la trottinette Kleefer e-pure pour la 2eme fois. j’ai donc démonté le pack de batterie et identifié l’origine de la panne :

3 fils de sectionnés à cause des vibrations que doit encaisser la trott sans suspension. malheureusement, l’un des fils est sectionné au niveau d’un connecteur, donc difficilement réparable sans un nouveau connecteur identique ( que je n’ai pas réussi à identifier ).

j’ai donc pris la décision de recycler les cellules de ce pack de soit disant 36v 8Ah.

à ma grande surprise, il s’agit des panasonic NRC18650PF, à valeur 3,7V 2900mAh, batterie conditionné en 10S2P, soit 37V 5,8Ah... on est loin des 8Ah affiché sur le pack

pour en revenir à mes moutons, j’ai extrait les 20 cellules, et j’ai investi dans un spot welding récent ( dont le transfo a été mis à jour pour éviter de cramer à la premiere utilisation ). j’attend de le recevoir.

j’ai longuement réfléchi sur comment souder les céllules ensemble, et étudié les différentes possibilités. après avoir visionné des vidéos sur youtube, il est a banir les spot welder de moins de 70€. Ces derniers ont un transfo très sensible à la chaleur qu’ils génèrent, entrainant une panne.

voici un exemple sur deux versions :

la 787A+ et la 709AD.

le constat est flagrant, la 787 à une intensité entrante énorme, tandis que l’intensité de sortie est largement moins élevé que le modèle 709AD. deplus le modèle 709AD à une intensité entrante relativement contenue, évitant ansi de cramer le bobinage primaire.

 

 

à l’heure où j’écris ces lignes, le modèle 709AD+ succède au modèle 709AD. il vous en coutera la modique somme de 200€ ( hors frais de douane à prévoir ) mais ce dernier modèle dispose d’équipement qui ne vous sont pas forcément nécessaires.

alors, un modèle au rapport qualité/prix sort du lot : le sunkko 737G ( 104€, hors frais de port ).

http://s.aliexpress.com/6JBfueei

il n’a qu’une seule fonction : la soudure à point avec intensité et nombres de pulsation réglable à la stricte nécessité  

c’est celui que j’ai commandé. je ne manquerais pas de faire un retour dessus après son utilisation.

 

 

en vrac, les photos de ce dont je parlais en début de message :

 

Modifié le 5 mai 2018 par Stanor

[Techos78]

il y a 11 minutes, Stanor a dit :

c’est celui que j’ai commandé. je ne manquerais pas de faire un retour dessus après son utilisation.

Merci @Stanor , je serai très attentif à tes observations. J'avais déjà identifié que les spot welders bas de gamme ont un transfo sous-dimensionné, bobiné avec des fils d'aluminium, et ne gèrent pas les impulsions multiples, nécessaires quand les lamelles de nickel sont un peu épaisses. Il faut penser à acheter des pointes de touche de rechange, et peut-être aussi la sonde manuelle quand les cellules sont difficilement accessibles.
Bon courage.

[Stanor]

@Techos78 je l’ouvrirais pour montrer l’intérieur  

par contre, entre le moment où je l’ai acheté et aujourd’hui, la machine à pris pratiquement +40€ 

 

[jbwheel]

@Erwanrcx les specs c'est bien, des tests c'est encore mieux... 

https://lygte-info.dk/review/batteries2012/Common18650comparator.php

Et nous ne sommes pas obligés de nous limiter au format 18650 (ex : 20650 ou plus), ni à du li-ion. Certains ont fait des packs avec du Lipo de modélisme pour un monoskate. Il y a aussi le Lifepo4 nano...

Modifié le 9 mai 2018 par jbwheel

[Stanor]

concernant l’achat d’une soudeuse à point, la livraison n’est possible que par le biais des gros transporteurs. donc frais de douanes qui tombe ?

pour une livraison prévu le 11/05, DHL ont anticipé. 35€ : 15€ de frais de dossier + 20€ de tax pour la machine à 104€. 

le prix total de la machine est donc : 139€

donc pour ceux qui sont intéressés par le modèle plus puissant et mieux équipé [709AD+] à environs 200€, vous en coutera 255€ au total.

 

 

 

Modifié le 9 mai 2018 par Stanor

[Fitz0uille]

Tu peux faire un courrier a DHL expliquant que tu veux bien payer la douane mais que tu refuses de payer les frais de dossier.
La dernière fois que j'ai fait ça, j'ai pas payé les frais de dossier.

Le montant étant trop important par rapport au réel travail fournit par leur service, un juge les débouterait (Sans compter l'absence d'information pré-envoie du montant que tu auras a payer, on peut en déduire qu'il est dans ton prix de livraison !)

Sans compter que jamais ils n'iront voir un juge pour 15€ ^^

[Stanor]

@jbwheel ha oui, en regardant les autres formats d’accu, les liitokala en 26650-5000mah ont l’air intéressant 

http://s.aliexpress.com/6VvANVzq

 

[jbwheel]

il y a 6 minutes, Stanor a dit :

 ha oui, en regardant les autres formats d’accu, les liitokala en 26650-5000mah ont l’air intéressant 

Il faudrait tester quand même, je me méfie d'Ali pour les cellules.

[jbwheel]

il y a 8 minutes, Stanor a dit :

 ha oui, en regardant les autres formats d’accu, les liitokala en 26650-5000mah ont l’air intéressant 

Il faudrait tester quand même, je me méfie d'Ali pour les cellules. Il y a aussi :

https://lygte-info.dk/review/batteries2012/LiitoKala 21700 4000mAh Lii-40A (Yellow) UK.html

[olivier2604]

J'ai eu aussi une soudeuse SUNKO.

Ca marche bien, mais il ne faut pas souder trop rapidement entre 2 points, sinon, le transfo chauffe et crame !

Je l'ai utilisé pour faire moi même mes batteries de vélo électrique.

Depuis, je me suis pris un kit Kweld, et ca marche super bien !

https://www.keenlab.de/index.php/product-category/kspot-welder-kit/

J'ai refait une batterie de Gotway ACM 84v en 4p20s, soit 1036 wh pour une roue Custom, la seule ACM 84v en largeur de 850wh !

Nota : j'ai doublé les lamelles de connection, vu les courants élévés.