Comment caractériser l'autodécharge des batteries lithium-ion en fonction de la température
Mettre en corrélation le courant d'autodécharge et la température
Pour caractériser les effets de la température lors de la mesure de l’autodécharge d’une batterie, il est nécessaire d’observer simultanément le courant, la tension et la température de la cellule, car les mesures d’autodécharge potentiostatiques s’effectuent à des niveaux électriques où des variations thermiques relativement faibles peuvent influencer le résultat mesuré. L’essai commence avec une cellule lithium-ion ayant bénéficié d’une période de repos suffisante et une source de courant continu à faible bruit et très stable, réglée pour correspondre au plus près à la tension en circuit ouvert (OCV) de la cellule. La source est connectée via un microampèremètre et maintient la cellule à une tension et à un état de charge (SOC) pratiquement constants. À mesure que l’autodécharge interne réduit la charge, la source externe fournit un courant de remplacement. Une fois l’équilibre atteint, le courant fourni par la source externe correspond au courant d’autodécharge de la cellule. La température doit être surveillée tout au long de cette mesure du courant d’autodécharge, car la tension d’une cellule lithium-ion dépend de la température. Un environnement thermique stable permet à la mesure électrique de tendre vers l’équilibre avec moins de perturbations induites par la température. Des enregistrements continus et synchronisés du courant, de la tension et de la température fournissent les données nécessaires pour évaluer si les fluctuations de courant coïncident avec des variations thermiques ou si le courant tend vers un niveau d’autodécharge stable.
Les effets thermoélectriques doivent également être maîtrisés lors des essais de température des batteries, car les connexions électriques entre des métaux dissemblables peuvent générer des tensions d’origine thermique de l’ordre de quelques dizaines de microvolts par degré Celsius. Les bornes des cellules peuvent être en nickel ou en un autre métal générant une telle tension lorsqu’elles sont connectées à un conducteur de nature différente. Les connexions aux deux bornes d’une cellule peuvent produire des tensions thermoélectriques opposées qui s’annulent lorsque les deux bornes sont à la même température, mais une différence de température entre les bornes génère une tension nette. Les variations de cette différence de température peuvent donc entraîner des fluctuations correspondantes du courant d’autodécharge mesuré. L’état de charge introduit une autre variable dans les essais sur les cellules lithium-ion. Le maintien d’un SOC raisonnablement élevé et constant offre donc des conditions plus adaptées pour évaluer les courants de faible intensité tout en contrôlant les effets de la tension liés à la température. Une résistance en série programmable permet d’ajuster davantage le temps de stabilisation de la mesure et la sensibilité aux influences externes telles que les variations de température. Pendant l’acquisition, la cellule doit rester dans un environnement thermiquement stable, et les différences de température entre ses bornes doivent être minimisées. Le système de mesure doit enregistrer en continu le courant, la tension et la température de la cellule afin que ces trois paramètres puissent être examinés sur le même intervalle de temps.
Solution de mesure de l'autodécharge tenant compte de la température
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