La vape et les accus LiPo

Dans le vaporisateur électronique, l’élément le plus dangereux reste la source d’énergie, c’est pourquoi il est important de bien connaitre son « ennemi ».

Jusqu’à présent, pour la vape, nous utilisions principalement des accus Li-ion (batterie tubulaire métal de différents diamètre et plus couramment les accus 18650). Quelques box sont équipées pourtant d’accumulateur LiPo. Souvent, ceux-ci ne sont pas interchangeables mais juste rechargeables et restent assez limités sur le marché du vaporisateur électronique.

Pourtant, de plus en plus ces batteries LiPo commencent à apparaître dans nos box, parfois avec des puissances extravagantes (jusqu’à 1000 Watts et plus !), dans des formats réduits qui peuvent se retirer de leur logement pour être chargés. Le gros avantage de ces batteries reste indéniablement leur format et leur poids qui sont réduits, pour offrir une puissance plus importante que celle que l’on a classiquement avec des accus Li-Ion.

Ce tutoriel est fait pour que vous compreniez comment est constituée une telle batterie, les risques, les avantages liés à leur utilisation et bien d’autres conseils et connaissances utiles.

Une batterie Li Po est un accumulateur basé sur du lithium à l’état de polymère (l’électrolyte est sous forme de gel). Ces batteries conservent une puissance stable et durable dans le temps. Elles ont aussi l’avantage d’être plus légères que les batteries Li-Ion, qui sont des accumulateurs électrochimiques (la réaction est basée sur le lithium mais pas à l’état ionique),  par l’absence de l’emballage tubulaire métal que nous connaissons.

Les LiPo (pour lithium polymère) sont constituées d’un ou plusieurs éléments appelés cellules. Chaque cellule possède une tension nominale de 3,7V par élément.

Un élément chargé à 100% aura une tension de 4,20V, comme pour nos classiques Li-Ion, valeur qu’il ne faut pas dépasser sous peine de destruction. Pour la décharge, il ne faut pas non plus, descendre en dessous de 2,8V/3V par élément. La tension de destruction se situant à 2,5V, à ce niveau-là, votre accumulateur sera bon à jeter.

Tension en fonction du % de la charge

Constitution d’une batterie LiPo

Comprendre l’emballage des accus LiPo

• Sur la photo ci-dessus, la constitution interne est celle d’une batterie 2S2P, il y a donc 2 éléments en Série et 2 éléments en Parallèle
• Sa capacité est notée en grand, c’est le potentiel de la batterie qui est de 5700mAh
• Pour l’intensité que peut fournir la batterie, il y a deux valeurs : celle en continue et celle en crète, qui sont de 285A pour la première et de 570A pour la seconde, sachant qu’une crête dure deux secondes maxi
• Le taux de décharge de cette batterie est de 50C, ce qui signifie qu’elle peut donner 50 fois sa capacité qui est ici de 5700 mAh. On peut donc vérifier le courant de décharge donné en faisant le calcul : 50 x 5700 = 285000mA, soit 285A en continu.

Quand un accumulateur est équipé de plusieurs cellules, les éléments peuvent être organisés de différentes manières,  on parle alors de couplage des cellules, en série ou en parallèle (ou les deux en même temps).

Lorsque des cellules identiques sont en série (donc de même valeur), la tension des deux s’additionne, tandis que la capacité reste celle d’une seule cellule.

En parallèle, lorsque des cellules identiques sont couplées, la tension reste  celle d’une seule cellule tandis que la capacité des deux, s’additionne.

Soit dans notre exemple, chaque élément séparé fourni une tension de 3.7V avec une capacité de 2850mAh. L’association Série/Parallèle offre un potentiel de (2 éléments série 2 x 3.7 =)  7.4V et de (2 éléments parallèle 2 x 2850mah =) 5700mah

Pour rester dans l’exemple de cette batterie de constitution 2S2P, on a donc 4 cellules organisées ainsi :

Chaque cellule étant de 3.7V et 2850mAh, on a une batterie avec deux cellules identiques en série de (3.7 X 2)= 7.4V et 2850mAh, en parallèle avec les deux mêmes cellules pour une valeur totale de 7,4V et (2850 x2)= 5700mAh.

Ce type de batterie, composé de plusieurs cellules, demande à ce que chaque cellule ait la même valeur, c’est un peu comme quand vous insérez plusieurs accus Li-ion dans une box, chaque élément doit être chargé ensemble et posséder les mêmes propriétés, de charge, de décharge, de tension…

C’est ce que l’on appelle l’équilibrage entre les diverses cellules.

Qu’est-ce que l’équilibrage?

L’équilibrage permet de charger chaque cellule d’un même pack à une tension identique. Car, à la fabrication, la valeur de leur résistance interne peut varier légèrement, ce qui a pour effet d’accentuer cet écart (aussi petit soit-il) au fil du temps entre charge et décharge. Ainsi, il y a un risque d’avoir un élément qui sera plus sollicité qu’un autre, ce qui conduira à une usure prématurée de votre accu ou à de mauvais fonctionnements.

C’est pourquoi il est préférable, à l’achat de votre chargeur, d’opter pour un chargeur ayant la fonction équilibrage et au moment du rechargement, vous devrez brancher les deux fiches : puissance et équilibrage (ou balance)

Il est possible de trouver d’autres configurations pour vos accus avec par exemple, des éléments en série du type 3S1P :

Il est possible aussi de mesurer les tensions entre les différents éléments à l’aide d’un multimètre. Le schéma ci-dessous vous aidera à bien positionner vos câbles pour ce contrôle.

Comment  recharger ce type d’accu

Un accu à base de lithium se charge à tension constante, il ne faut surtout pas dépasser les 4.2V par élément sous peine de détérioration de l’accu. Mais, si vous utilisez un chargeur approprié pour les accus LiPo, il gère seul ce seuil.

La plupart des accus LiPo se chargent à 1C, c’est la charge la plus lente mais aussi la plus sure. En effet, certaines batteries  LiPo acceptent des charges plus rapides de 2, 3 ou même 4C, mais ce mode de rechargement, s’il est accepté, use précocement vos accus. C’est un peu comme avec  vos batterie Li-Ion quand vous faite des charges de 500mAh ou 1000mAh.

Exemple : si vous chargez un accu de 2S 2000 mAh avec son chargeur doté d’une fonction d’équilibrage intégrée :

– On allume son chargeur et on sélectionne sur son chargeur un programme “lipo” de charge/équilibrage

– On branche les 2 prises de l’accu : charge/décharge (la grosse à 2 fils) et équilibrage (la petite avec plein de fils, ici dans l’exemple elle a 3 fils car 2 éléments)

– On programme son chargeur :

 – accu 2S => 2 éléments => on indique sur son chargeur “2S” ou nb d’éléments=2 (donc pour info 2*4.2=8.4V)

– accu 2000 mah => ça fait une capacité de de l’accu de 2Ah => on indique sur son charge un courant de charge de 2A

– on lance la charge.

Important: Après l’utilisation d’un accu LiPo à forte puissance (résistance très basse), il est possible que la batterie soit plus ou moins chaude. Il est donc très important de laisser un accu lipo se reposer pendant 2 ou 3 heures avant de le recharger. On ne recharge JAMAIS un accu LiPo quand il est chaud (instable)

L’équilibrage :

Ce type de batterie étant constitué de plusieurs éléments, il est impératif que chaque cellule reste dans une fourchette de tension entre 3.3 et 4.2V.

Aussi, si l’une des cellules est déséquilibrée, avec  un élément à 3.2V et l’autre à 4V, il est possible que votre chargeur surcharge l’élément de 4V à une valeur supérieure à 4.2V pour compenser la perte de l’élément à 3.2V afin d’obtenir une charge globale de 4.2V. Voilà pourquoi il est important de faire l’équilibrage. Le premier risque visible, c’est le gonflement du pack avec une possible explosion à la clef.

A savoir :

• Ne jamais décharger un accu sous les 3V (risque d’accu irrécupérable)
• Un accu lipo a une durée de vie. Environ 2 à 3 ans. Même si on ne s’en sert pas. En général, c’est environ 100 cycles de charges/décharges avec une performance maxi.
• Un accu lipo fonctionne mal quand il fait très froid, la plage de température ou il est au top c’est autour des 45°C
• Un accu percé est un accu mort, il faut s’en débarrasser (un scotch n’y changera rien).
• Ne jamais charger un accu chaud, percé ou gonflé
• Si vous n’utilisez plus vos accus, comme pour les batteries Li-Ion, stocker le pack à mi- charge (soit environs 3.8V, voir tableau de charge plus haut)
• Avec un accu neuf,  pendant premières utilisations il est important de ne pas monter avec des puissances de vape trop élevées (rodage), il tiendra plus longtemps
• Ne pas exposer vos batteries dans des endroits où la température pourrait monter à plus de 60°C (voiture en été)
• Si un accu vous semble chaud, débrancher immédiatement la batterie et attendre quelques minute en vous éloignant, qu’elle refroidisse. Vérifier enfin qu’elle ne soit pas endommagée.

En résumé, les batteries Li-Po ne sont ni plus dangereuses ni moins que des batteries Li-Ion, elles sont justes plus fragiles et imposent un strict respect des consignes élémentaires. En revanche, elles permettent de monter à des puissances très hautes en associant les tensions, les capacités et l’intensité dans un volume réduit par un emballage souple et léger.

Nous remercions le site http://blog.patrickmodelisme.com/post/qu-est-ce-qu-une-batterie-lipo qui nous a servi de source d’informations et dont nous vous conseillons la lecture si vous êtes passionnés de modélisme et/ou d’énergie.

Sylvie.I