Batteries lithium-ion VS. Batteries plomb-acide - Guide de comparaison

Avec le développement de la technologie, la gamme d'options dont nous disposons pour les batteries s'élargit. Batteries plomb-acide, batteries lithium-ionet plus récemment batteries sodium-ion. Quels sont donc les facteurs à prendre en compte pour choisir un type de batterie ? Pour vous aider à prendre une décision plus éclairée, nous vous proposons aujourd'hui un guide de comparaison entre les batteries au plomb et les batteries au lithium-ion.

Différence entre les batteries au lithium-ion et les batteries au plomb-acide

Bien que les batteries lithium-ion et les batteries plomb-acide soient toutes deux rechargeables, savez-vous quelles sont les autres différences entre ces deux types de batteries ?

- Les matériaux utilisés 

Les batteries lithium-ion et les batteries plomb-acide sont toutes deux constituées d'une électrode positive, d'une électrode négative et d'un électrolyte. L'électrode positive des batteries lithium-ion est généralement un oxyde métallique, tandis que l'électrode négative est typiquement graphite. Pour les batteries plomb-acide, l'électrode positive est généralement du dioxyde de plomb, l'électrode négative est du plomb spongieux et l'électrolyte est généralement de l'acide sulfurique dilué.

- Principe de travail

Les principes de fonctionnement des deux types de piles impliquent le mouvement des ions. Pendant la charge, les ions se déplacent de l'électrode positive vers l'électrode négative. Lors de la décharge, les ions se déplacent de l'électrode négative vers l'électrode positive.

- Type de batterie

En fonction des différents oxydes métalliques utilisés, les batteries lithium-ion peuvent être divisées en batteries au lithium-fer-phosphateLes piles au lithium polymère, les piles au lithium oxyde de cobalt, les piles au lithium manganate et les piles au lithium nickel manganèse oxyde de cobalt.

Les batteries plomb-acide sont généralement divisées en batteries de type ouvert et en batteries à régulation par soupape.

- Densité énergétique

La densité énergétique fait référence à la capacité d'une batterie à stocker de l'énergie, qui est classée en deux catégories : la densité énergétique gravimétrique et la densité énergétique volumétrique.

Comme vous le savez peut-être, les batteries lithium-ion stockent plus d'énergie. En effet, elles ont une densité énergétique plus élevée, généralement de l'ordre de 150 à 250 Wh/kg. En revanche, la densité énergétique des batteries plomb-acide est généralement de l'ordre de 30 à 40 Wh/kg.

- Cycle de vie

La durée de vie fait référence à la durée de vie d'une batterie. Plus le nombre de cycles de charge et de décharge est élevé, plus la durée de vie est longue. Les batteries plomb-acide peuvent généralement subir de 300 à 500 cycles de charge-décharge, tandis que les batteries lithium-ion peuvent subir de 5 000 à 8 000 cycles. Vous avez peut-être déjà une idée générale de ces chiffres.

Bien entendu, la durée du cycle est également liée à la profondeur de la charge et de la décharge, à la température de fonctionnement, au taux de charge, à l'entretien et à la qualité de la batterie elle-même.

- Profondeur de déversement (DOD)

La profondeur de décharge (DOD) désigne la mesure dans laquelle une batterie peut être déchargée de sa pleine capacité sans l'endommager. Si vous pouvez utiliser toute l'énergie stockée dans la batterie, la profondeur de décharge est de 100%. Si vous ne pouvez utiliser que la moitié de l'énergie stockée, le DOD est de 50%.

Les piles au lithium peuvent supporter un DOD de 80%-100%, mais les piles au plomb-acide ont une durée de vie plus longue avec un DOD inférieur à 50%.

- Efficacité

L'efficacité, comme le DOD, est une mesure importante pour évaluer la qualité d'une batterie. Un rendement élevé signifie un taux plus élevé d'utilisation de l'énergie.

Les batteries lithium-ion ont une faible résistance interne et moins de pertes d'énergie, ce qui se traduit par une efficacité de charge-décharge typique d'environ 90%.

Les batteries plomb-acide ont une résistance interne plus élevée et produisent de l'électricité par le biais de réactions chimiques. Au cours de ce processus, une partie de l'énergie est convertie en chaleur, ce qui conduit à un rendement de charge-décharge d'environ 70%. Une efficacité de charge-décharge plus faible signifie qu'il faut plus d'énergie pour compenser la perte, ce qui augmente également les coûts.

- Température de fonctionnement

Leurs plages de températures de fonctionnement sont assez similaires ; ils peuvent tous deux fonctionner normalement entre -20°C et 50°C. Toutefois, leurs performances diminuent en cas de températures extrêmes. Les batteries lithium-ion peuvent être endommagées par une surchauffe à des températures élevées. Les batteries plomb-acide fonctionnant à des températures élevées peuvent subir un vieillissement accéléré en raison de l'évaporation excessive de l'eau.

- Taux d'autodécharge

Le taux d'autodécharge désigne la vitesse à laquelle une batterie perd naturellement sa charge lorsqu'elle n'est pas utilisée. Les batteries lithium-ion ont un taux d'autodécharge relativement faible, de l'ordre de 1% à 2% par mois. En revanche, les batteries au plomb-acide ont un taux d'autodécharge plus élevé, de 3% à 4% en moyenne par mois, voire plus. Il est donc conseillé de recharger régulièrement les batteries au plomb.

- Sécurité

Les batteries lithium-ion sont sensibles aux températures élevées et sont sujettes à des réactions d'emballement thermique dues à la surchauffe, ce qui peut entraîner des incendies ou des explosions. Par conséquent, les batteries lithium-ion doivent utiliser un système de gestion de la batterie afin de minimiser autant que possible le risque de surcharge, de décharge profonde, de surchauffe et d'autres conditions défavorables.

Bien que les batteries plomb-acide soient moins susceptibles de subir un emballement thermique, elles peuvent produire des gaz d'hydrogène et d'oxygène lorsqu'elles sont surchargées, créant ainsi un mélange explosif. En outre, si la batterie est endommagée, elle peut provoquer une fuite d'acide sulfurique et une contamination de l'environnement.

- Poids et taille

Lorsque vous choisissez une source d'énergie pour un appareil, vous devez tenir compte du poids et de la taille de la batterie. Le poids et la taille des piles rechargeables sont souvent liés à leur densité énergétique.

Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique plus élevée, ce qui signifie qu'elles peuvent stocker plus d'énergie pour le même poids ou le même volume. En d'autres termes, les batteries au lithium sont plus légères et plus compactes que les batteries au plomb, ce qui les rend plus adaptées aux applications qui nécessitent une portabilité et une conception compacte. Les batteries au plomb conviennent mieux aux situations où les restrictions de poids et de volume ne sont pas aussi strictes.

- Coût 

En ce qui concerne la question du coût, nous pouvons l'analyser à la fois sous l'angle des coûts d'acquisition et des coûts opérationnels à long terme.

Vous avez peut-être une idée générale des coûts d'approvisionnement pour les deux types de batteries. Les batteries plomb-acide ont un processus de production très mature et les matières premières sont peu coûteuses. Par conséquent, le prix d'achat initial des batteries plomb-acide est beaucoup plus bas que celui des batteries lithium-ion.

Toutefois, si l'on considère l'utilisation à long terme de la batterie, un prix d'achat inférieur ne signifie pas nécessairement des coûts d'utilisation inférieurs. Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue, avec un DOD qui peut atteindre jusqu'à 100%. En raison de leur faible taux d'autodécharge, leur perte d'énergie mensuelle est également faible. En outre, les batteries lithium-ion ne nécessitent pratiquement aucun entretien au quotidien, ce qui représente un gain de temps considérable.

Si l'on tient compte de tous ces éléments, les batteries lithium-ion offrent en fait un meilleur rapport coût-efficacité. Bien entendu, cela doit être considéré à la lumière de vos besoins spécifiques.

- Domaines d'application

Les batteries plomb-acide et les batteries lithium-ion ont chacune leurs propres caractéristiques et sont largement utilisées dans différents scénarios. Lorsque l'espace disponible pour l'équipement est limité et qu'une durée de vie plus longue de la batterie est requise, les gens ont tendance à choisir des batteries lithium-ion, qui ont une densité énergétique plus élevée et sont plus légères. Telles que les appareils électroniques portables, les véhicules électriques, les centres de données et les applications d'équipement médical. En raison de leur excellente performance de décharge et de leur faible coût, les batteries plomb-acide sont couramment utilisées comme sources d'énergie de démarrage pour les véhicules et pour la traction électrique.

- Installation

Elles doivent toutes être installées dans un endroit bien ventilé, tout en évitant les températures élevées et la lumière directe du soleil. Lors de l'installation de batteries plomb-acide de type ouvert, il convient de veiller à leur orientation afin d'éviter toute fuite d'électrolyte.

- Temps de charge

Par rapport aux batteries au plomb, les batteries au lithium ont une efficacité de charge plus élevée, généralement comprise entre 80% et 90%. En général, si une batterie au lithium prend 4 heures pour se charger complètement, une batterie au plomb-acide peut nécessiter 8 heures, voire plus.

- Maintenance

Les piles au lithium ne souffrent pas de l'effet de mémoire, ce qui élimine le besoin d'être chargées et déchargées régulièrement, et vous n'avez pas à vous soucier de l'évaporation de l'électrolyte. 

Cependant, les batteries plomb-acide sont différentes. Elles nécessitent des décharges profondes régulières ainsi que des charges périodiques si elles ne sont pas utilisées pendant une période prolongée. En outre, pour les batteries plomb-acide ventilées, vous devez vérifier régulièrement le niveau d'eau et rajouter de l'eau distillée en temps voulu. Pour maintenir de bonnes connexions, il est également important de nettoyer régulièrement les bornes et les connecteurs.

Les deux types de piles ne doivent pas être surchargés. Lorsque vous les stockez, vous devez également veiller à les conserver dans un environnement où la température est appropriée et la ventilation bonne.

- Impact sur l'environnement

La teneur en lithium de la croûte terrestre n'est que de 0,0065%, et une exploitation minière excessive peut avoir des effets néfastes sur l'environnement. En outre, le taux de recyclage des piles au lithium est relativement faible, et une élimination incorrecte peut entraîner une contamination de l'environnement.

La technologie des accumulateurs au plomb est bien établie, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie. Cependant, lors de leur production et de leur utilisation, elles peuvent émettre des gaz nocifs susceptibles de contaminer l'eau et le sol. Heureusement, les batteries plomb-acide ont un taux de recyclage plus élevé, mais il faut tout de même veiller à éviter les fuites de plomb et d'acide sulfurique, qui aggraveraient la pollution de l'environnement.

- Comparaison des applications

Batterie de moto au plomb-acide ou au lithium-ion

Nous savons que les batteries au lithium ont une densité énergétique relativement élevée et offrent une grande puissance de sortie. Elles peuvent donc fournir un fort courant de démarrage aux véhicules de petit volume. Les batteries plomb-acide peuvent également fournir la même performance de démarrage, mais en raison de leur densité énergétique plus faible, un plus grand nombre ou un plus grand volume de batteries est nécessaire pour y parvenir.

Visiblement, l'espace sur une moto est limité, et une batterie trop lourde peut affecter l'équilibre du véhicule. Vous devez donc évaluer soigneusement vos besoins sous de multiples aspects, notamment les coûts d'acquisition, la durée de vie, le temps de charge, les exigences en matière d'entretien et l'impact sur l'environnement.

Batterie de voiture plomb-acide ou lithium-ion

Si vous êtes propriétaire d'un véhicule électrique, préféreriez-vous choisir une batterie ayant une plus grande autonomie et un temps de charge plus court ? Cela peut s'avérer très avantageux pour les véhicules à forte fréquence d'utilisation. Comme vous n'avez pas besoin de recharger la voiture fréquemment, cela réduit non seulement le temps d'attente pour que la batterie soit complètement rechargée, mais ne retarde pas non plus vos déplacements quotidiens. La comparaison susmentionnée montre que les caractéristiques des piles au lithium sont plus susceptibles de répondre à ces besoins.

Batterie de chariot élévateur au lithium-ion ou au plomb-acide

Les chariots élévateurs ont des exigences spécifiques en matière de poids et de volume des batteries, car ils doivent garantir l'efficacité de la manutention et l'opérabilité. Comme pour les motos, les batteries des chariots élévateurs doivent être compactes et légères tout en étant capables de fournir une puissance de sortie suffisante. Le temps de charge des batteries doit être aussi court que possible pour que le chariot élévateur puisse reprendre le travail rapidement. Bien que ces spécifications favorisent clairement les batteries lithium-ion, nous devons également tenir compte de facteurs tels que le coût, les exigences en matière de maintenance, l'impact environnemental et les performances en matière de sécurité.

Batteries de voiturettes de golf au lithium-ion ou au plomb-acide

Les voiturettes de golf ont un espace limité et nécessitent des démarrages fréquents, la capacité de grimper des pentes, ainsi qu'une longue durée de vie de la batterie pour garantir une expérience satisfaisante à l'utilisateur. Cela signifie qu'il y a non seulement des restrictions sur le poids et le volume de la batterie, mais aussi des exigences concernant le courant de démarrage, la puissance de sortie, la densité énergétique et le temps de charge. Par rapport aux batteries au plomb, les batteries au lithium ont des caractéristiques supérieures. Toutefois, en fin de compte, vos besoins réels doivent être le point de départ de votre décision.

Pile au lithium recommandée

Batterie lithium 12V 100Ah

Batterie lithium 12V 200Ah

Batterie lithium 12V 300Ah

Batterie Lithium 48V 105Ah pour voiturette de golf

FAQ

Quelle est la meilleure batterie au plomb ou au lithium？ ?

Si l'on considère uniquement les performances des batteries, les batteries au lithium sont en fait meilleures. En effet, elles ont une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue, un taux d'autodécharge plus faible et de meilleures caractéristiques de sécurité, ce qui permet d'améliorer l'expérience de l'utilisateur pendant l'utilisation.

Cependant, si nous partons d'applications pratiques, ce que vous devez vraiment prendre en compte, ce sont vos besoins actuels. Par exemple, le budget de votre projet, si votre application exige que la batterie ait une longue durée de vie ou si la batterie doit se charger rapidement. Si vous cherchez uniquement à minimiser les coûts à court terme, les batteries plomb-acide peuvent être un bon choix.

Batterie au lithium VS. Batterie plomb-acide

Puis-je simplement remplacer la batterie plomb-acide par une batterie au lithium ?

De nombreuses applications permettent de remplacer les batteries au plomb par des batteries au lithium. Toutefois, du point de vue de la sécurité, vous devez avoir des connaissances électriques de base pour vous assurer de la compatibilité du courant, de la tension, de la capacité et du système de charge avant de procéder au remplacement de la batterie. Si vous n'êtes pas sûr du remplacement direct, il est conseillé de consulter le fabricant de l'équipement ou un fabricant professionnel de batteries au lithium, qui pourra vous donner des conseils pratiques et réalisables.

Conclusion

Le contenu ci-dessus est notre guide comparatif sur les batteries plomb-acide et lithium-ion sous plusieurs angles. Pour les amis qui ont des doutes sur ces deux types de batteries, nous espérons que cet article pourra vous aider. Si certains aspects ne sont pas mentionnés, nous vous invitons à nous faire part de vos précieuses suggestions.