Lire la fiche technique d'une cellule lithium : capacité, courant, résistance interne

Une batterie de trottinette n'est qu'un assemblage de cellules identiques, souvent du format 21700 ou 18650. Ses performances découlent donc directement de la fiche technique de ces cellules. Savoir la lire permet de comprendre pourquoi deux batteries de même tension et de même capacité ne se comportent pas du tout pareil à pleine accélération.

Les formats

Le nom d'un format donne ses dimensions : une 18650 mesure 18 mm de diamètre et 65 mm de long, une 21700 mesure 21 mm sur 70 mm. La 21700 contient plus de matière active et dissipe mieux sa chaleur : elle s'est imposée dans les batteries de performance.

Les chiffres d'une fiche, un par un

Les tensions

• Tension nominale : la tension moyenne pendant la décharge, autour de 3,6 V pour la plupart des cellules lithium-ion.
• Tension de fin de charge : en général 4,2 V. Au-delà, la cellule s'abîme et devient dangereuse.
• Tension de fin de décharge : le minimum à ne pas franchir, souvent autour de 2,5 V. En pratique, on s'arrête plus haut pour préserver la durée de vie.

La capacité

En milliampères-heures (mAh) : la quantité de charge que la cellule restitue, mesurée à faible courant. À fort courant, la capacité réellement utilisable est plus faible, car la tension atteint plus tôt le seuil bas. Les bonnes fiches donnent des courbes de décharge à plusieurs courants : ce sont elles qu'il faut regarder.

Le courant de décharge continu

Le courant que la cellule peut fournir en continu sans dépasser sa température limite, dans les conditions du fabricant. C'est le chiffre décisif pour une trottinette puissante. Les valeurs de pointe, tenues quelques secondes seulement, se lisent à part.

La résistance interne

En milliohms : la résistance que la cellule oppose au courant. Elle provoque une chute de tension proportionnelle au courant, et une chaleur proportionnelle au carré du courant. Une résistance interne basse donne une batterie qui « tient » sa tension à pleine accélération et chauffe moins. Elle augmente avec le froid et avec l'âge.

La durée de vie

En nombre de cycles, jusqu'à ce que la capacité descende à un pourcentage de sa valeur initiale, souvent 80 %. Ce chiffre dépend énormément des conditions du test : courant, profondeur de décharge, température. Il sert à comparer des cellules testées de la même façon, pas à prédire une durée de vie réelle.

Capacité ou puissance : le compromis

À l'intérieur d'une cellule, les fabricants arbitrent entre la quantité de matière active (pour la capacité) et la facilité de circulation du courant (pour la puissance). D'où deux familles :

Deux références que l'on retrouve dans nos batteries illustrent le choix : la Samsung 50S, une 21700 de 5 000 mAh, et la Molicel P45B, une 21700 de 4 500 mAh conçue pour des courants de décharge particulièrement élevés. Les fiches des fabricants donnent leurs courants exacts selon les conditions de mesure.

De la cellule à la batterie

Une batterie se décrit par son nombre de cellules en série (S) et en parallèle (P) :

• tension nominale = nombre en série × tension nominale d'une cellule. 20S donne 20 × 3,6 = 72 V, et 84 V pleine charge ;
• capacité = nombre en parallèle × capacité d'une cellule. 10P de cellules de 5 000 mAh donnent 50 Ah ;
• énergie = tension nominale × capacité. 72 V × 50 Ah = 3 600 Wh ;
• courant continu théorique = nombre en parallèle × courant continu d'une cellule, avant les limites du BMS, des liaisons et de la chauffe d'ensemble.

C'est ce dernier point qui explique les coupures à pleine accélération, détaillées dans notre guide batterie et BMS qui coupent : une batterie de grande capacité en cellules « énergie » peut débiter moins qu'une batterie plus petite en cellules « puissance ». C'est ce qui distingue les versions standard et Performance de nos batteries de trottinette.