La charge en cinq minutes nécessite la bonne cellule et le bon profil de charge de la batterie

La limite qui bloque la charge rapide est celle que vous ne pouvez pas mesurer.

La charge en cinq minutes ne fonctionne que lorsque deux conditions sont réunies : une cellule conçue pour cela et le bon profil de charge de batterie, le courant dans le temps dans les cinq limites. Le potentiel de l'anode ne peut pas être mesuré dans une cellule finie. Un Batemo Cell Model le calcule, vous donnant ainsi la stratégie de charge rapide la plus rapide pour le risque choisi, prête pour votre BMS.

Parler à un ingénieur en batteries
Une cellule de batterie ouverte pendant sa charge, se réchauffant de l'intérieur, et un graphique dans lequel un profil de charge continu reste en dessous de la limite de température et se termine environ 20 % plus tôt qu'un profil en paliers.

Développer un profil de charge de batterie : aujourd'hui et avec Batemo

Aujourd'hui, un profil de charge rapide est établi en augmentant le courant pas à pas et en cyclant les cellules pendant des mois. Avec un Batemo Cell Model, la limite de l'anode est calculée, et vous obtenez la stratégie de charge la plus rapide pour le risque que vous acceptez, prête à être implémentée dans votre BMS.

Rendu d'une cellule 21700 ouverte avec ses feuilles d'électrode et de séparateur déroulées de l'enroulement.
L'anode se trouve au cœur de l'enroulement. Son potentiel, qui constitue la limite de la charge rapide, ne peut pas être mesuré dans une cellule finie ; il ne peut qu'être calculé.
  1. Aujourd'hui

    Estimez la limite de l'anode.

    Le potentiel de surface de l'anode ne peut pas être mesuré dans une cellule finie. Soit il reste inconnu, soit il est mesuré avec une électrode de référence dans un montage expérimental qui diffère de la cellule finale, et l'erreur se propage.

    Avec un Batemo Cell Model

    Calculez la limite de l'anode.

    Le Batemo Cell Model calcule le potentiel de surface de l'anode et vous fournit simultanément les cinq limites de la charge rapide.

    Vous gagnez: La limitechargez à la limite physique, selon le risque que vous choisissez

  2. Aujourd'hui

    Augmenter le courant par paliers.

    Chaque tour teste un courant plus élevé, puis les cellules sont soumises à des cycles pendant des mois avant que le vieillissement ne révèle si c'était trop.

    Avec un Batemo Cell Model

    Contrôlez le potentiel de l'anode.

    Des simulations par lots permettent de dériver le profil qui contrôle le potentiel de surface de l'anode et évite le lithium plating, pour chaque température, état de charge et état de vieillissement. Le résultat est une stratégie de charge que vous implémentez directement dans votre BMS.

    Vous gagnez: Sans lithium platingpar conception, prêt pour votre BMS

  3. Aujourd'hui

    Se contenter d'un profil par paliers.

    Les essais par tâtonnement n'atteignent jamais l'optimum : même un profil en paliers optimal reste environ 20 % en deçà sur une cellule cylindrique 4680 actuelle.

    Avec un Batemo Cell Model

    Définir le profil optimal.

    Le profil optimal n'a pas à être en escalier. Il peut suivre n'importe quelle courbe autorisée par les limites, et le temps de charge diminue d'environ 20 %, dans la mesure où la cellule et le système le permettent.

    Vous gagnez: Plus rapidecharge, généralement environ 20 % de moins

  4. Aujourd'hui

    Passez des mois par cycle.

    Dans un exemple de projet, quatre cycles d'essais et d'erreurs ont pris environ sept mois et ont testé huit profils.

    Avec un Batemo Cell Model

    Obtenez un profil validé plus rapidement.

    Avec la génération du modèle de cellule incluse, les profils étaient prêts et validés expérimentalement en environ trois mois.

    Vous gagnez: 7 à 3mois pour obtenir un profil validé, dans un exemple de projet

  5. Aujourd'hui

    Payez pour chaque cycle de test.

    Dans le même exemple, les coûts de personnel et de mesure se sont élevés à environ 90 k€ pour une petite cellule cylindrique.

    Avec un Batemo Cell Model

    Testez plus intelligemment, pas plus durement.

    Les logiciels, le personnel et les mesures de validation sont restés en dessous de 30 k€. Les coûts de développement ont diminué d'environ 60 %.

    Vous gagnez: Coût réduitmoins de 30 k€ au lieu d'environ 90 k€, même exemple

Un ingénieur Batemo travaille à un banc de laboratoire avec un microscope et un ordinateur portable.

Chaque cycle de test commence au banc d'essai

Les cellules, les supports et les thermocouples sont préparés à la main, puis les cellules effectuent des cycles pendant des semaines. Une limite d'anode calculée permet d'éviter la plupart de ces itérations.

Combien de temps faut-il réellement pour charger votre cellule ?

Quatre des cinq limites du courant de charge sont mesurables. La cinquième — le potentiel à la surface de l'anode — ne l'est pas, et c'est généralement elle qui est déterminante. Voici ce que permet de faire le calcul à la place.

temps →

Refroidissement

Comment la chaleur de charge est évacuée de la cellule.

°C

Calculé à -20, 0, 25, 40, 50 °C ; interpolé entre les deux.

Les cellules puissance chargent plus vite, les cellules énergie stockent davantage.

Mode de calcul

Les temps de charge proviennent d'une grille de simulations réalisées par nos ingénieurs : trois designs de cellules, trois concepts de refroidissement, cinq températures ambiantes, les deux stratégies de charge. Votre configuration est lue sur cette grille — d'abord entre les deux designs de cellules voisins, puis entre les deux températures voisines. En dehors de la grille, aucune extrapolation n'est effectuée ; la valeur en bordure est conservée. Chaque simulation s'arrête après 11 heures : lorsque le courant de charge tombe en dessous de 0.1C avant que la cellule soit chargée, le temps s'affiche comme supérieur à 660 min, et tout réglage interpolé à partir d'un tel point est considéré comme non atteint. En quelques points, le profil de potentiel d'anode est plus lent que le CCCV, car il maintient l'anode au-dessus de la limite de lithium plating tout au long du processus. La densité de puissance suit le design de la cellule sur la même échelle.

Une voiture de course Formula Student arborant le logo Batemo sur son aileron arrière dépasse des cônes de signalisation sur une piste d'essai.
Cinq minutes ne sont possibles que si la cellule et le profil de charge sont conçus ensemble dans ce but.

Questions sur les profils de charge de batterie

Qu'est-ce qu'un profil de charge de batterie ?

Un profil de charge de batterie définit le courant de charge en fonction du temps, généralement sur une plage d'état de charge à une température donnée. Il peut s'agir d'un courant constant suivi d'une tension constante, d'un profil en paliers ou d'un profil contrôlé par une limite physique. Le profil détermine la vitesse de charge d'une cellule et son vieillissement au cours de ce processus. Le profil optimal évolue avec le vieillissement de la cellule et dépend de manière non linéaire de la température, du mode de refroidissement et de l'état de charge initial. C'est ce qui rend la tâche si difficile, et pourquoi des approches basées sur la simulation sont utilisées pour la maîtriser de façon méthodique.

Qu'est-ce qui limite la charge rapide ?

Cinq limites : la puissance du réseau, le courant du chargeur, la température de la cellule, la tension de la cellule et l'anode. Les deux premières proviennent du système, les deux suivantes du vieillissement induit par la température et par la tension de la cellule. La cinquième est le lithium plating à l'anode. Le dépassement d'une limite de cellule accélère le vieillissement ou crée un risque pour la sécurité.

Qu'est-ce que le lithium plating, et pourquoi le potentiel de l'anode est-il important ?

Si le potentiel à la surface de l'anode descend en dessous de zéro par rapport au lithium, du lithium métallique se dépose sur l'anode (lithium plating). Bien que le processus soit partiellement réversible, la capacité est définitivement perdue et un problème de sécurité peut se développer. Le potentiel de surface de l'anode constitue donc une limite importante pour la charge rapide. Aucun capteur n'atteint la surface de l'anode dans une cellule finie ; cette limite doit donc être calculée.

Comment trouver le profil de charge rapide le plus rapide sans des mois de cyclage ?

Utilisez un modèle de cellule physique paramétré et validé, intégrez-le dans votre modèle de module et exécutez des simulations par lots qui maintiennent le courant de charge dans les cinq limites. Un ensemble délibérément restreint d'expériences de validation confirme ensuite le résultat. Dans un exemple de projet, le profil validé était prêt en environ trois mois au lieu de sept.

Dans quelle mesure un profil calculé est-il plus rapide qu'un profil par paliers ?

Dans un exemple documenté sur une cellule cylindrique 4680 actuelle, un profil en paliers optimal reste environ 20 % en deçà de l'optimum physique. Augmenter le courant par paliers par tâtonnement n'atteint jamais l'optimum, car cette méthode ne permet pas de visualiser les cinq limites simultanément ni d'optimiser pour chacune d'elles.

Quelle est la précision du modèle sous-jacent au profil ?

Sur 198 cellules validées, l'écart médian du Batemo Cell Model est de 0,8 %, mesuré par rapport aux expériences de validation. Batemo garantit ses modèles : si vous pouvez nous montrer un autre modèle de cellule de batterie plus précis, nous vous remboursons. Nous publions la précision de chaque modèle sur sa propre page de cellule sur ce site, et pour chaque modèle nous fournissons des rapports Excel détaillant sa précision dans les conditions de validation. Batemo propose également d'autres moyens de vérifier la précision avec laquelle le potentiel de l'anode est simulé.

Deux approches pour un profil de charge rapide

Si vous avez besoin de la décision

Indiquez-nous le temps de charge que vous devez atteindre.

Un ingénieur ayant mesuré ces cellules lit votre message — pas une boîte aux lettres, ni un service commercial qui le transfère.

Si vous avez besoin des données

Consultez les cellules mesurées avant d'en modéliser une.

Batemo Insights contient le comportement mesuré de chaque cellule du Batemo Cell Explorer — y compris ce que l'Explorer public ne montre délibérément pas.

Ou commencez par les mesures — explorer le Batemo Cell Explorer public →