Lithium-ion ou NiMH : quelle est la différence ? Un jour, un responsable des achats d'un équipementier européen nous a envoyé par courriel une photo qui m'a fait grimacer : un plateau de piles "AA" provenant d'un appareil de terrain, certaines étiquetées "NiMH", d'autres "Lithium-ion", d'autres encore "NiMH". NiMH, certains Li-ion-Ils ont été mélangés comme s'ils étaient interchangeables. Le rapport d'échec était brutal : des réinitialisations aléatoires, des cellules gonflées et une porte de batterie fondue. C'est là le piège : ils peuvent se ressembler, mais ils sont électriquement et chimiquement différentset un mauvais échange peut signifier n'importe quoi, de "ne fonctionne pas" à "ne fonctionne pas". dommages dus à la surtension ou un Chargement d'un incident de sécurité. Règle générale : choisir Li-ion pour énergie/puissance élevée par poids lorsque l'appareil et le chargeur sont conçus à cet effet ; choisir NiMH pour Remplacements robustes et économiques des piles AA/AAA de 1,2 V.
Kamada Power 12v 100Ah Lifepo4 Battery
Comparaison rapide entre NiMH et Lithium-ion
| Fonctionnalité | NiMH | Lithium-ion (Li-ion) |
|---|
| Tension nominale | 1.2V par cellule | 3,6V/3,7V par cellule (typique) |
| Densité énergétique | Moyen | Haut |
| Autodécharge | Modéré (les types à faible autodécharge sont bien meilleurs) | Faible (en général) |
| Effet de mémoire | Minime (pas comme les anciens NiCd) | Aucun (mais il vieillit différemment) |
| Cycle de vie | ~500-2000 cycles (dépend fortement de la profondeur de la décharge et du contrôle de la charge) | ~300-1000+ cycles (varie largement en fonction de la chimie, des limites de conception et du profil thermique) |
| Coût | Moins de frais initiaux | Plus élevé au départ (plus la complexité de la protection et de la charge) |
Si vous achetez pour un programme, cette rangée de tension devrait à elle seule vous ralentir. 1,2V contre 3,7V n'est pas une erreur d'arrondi. Il s'agit d'un système totalement différent.
Explication des principales différences
1. Tension et densité d'énergie (le gros morceau)
Commençons par la partie qui casse discrètement les produits.
Une norme NiMH AA la cellule est 1,2V nominal (il peut être de ~1,4V à la sortie de la charge, puis se stabilise). Une batterie standard Li-ion la cellule est 3,6V/3,7V nominal (4,2 V en pleine charge pour un Li-ion ordinaire).
Que se passe-t-il donc si quelqu'un introduit un élément Li-ion normal de 3,7 V dans un appareil conçu pour un NiMH de 1,2 V ?
- Dans le meilleur des cas : l'appareil refuse de démarrer (s'il dispose d'une protection).
- Cas courant : il commenceLes régulateurs sont alors surchauffés ou l'électronique frontale est grillée.
- Dans le pire des cas, il devient un danger pour la charge car le "chargeur" de l'appareil n'est pas un chargeur Li-ion.
Note de sécurité du TEEE (importante) : La seule fois où le terme "Li-ion AA" peut être utilisé en toute sécurité dans les emplacements AA, c'est lorsqu'il s'agit d'un Li-ion AA régulé de 1,5Vune cellule Li-ion à l'intérieur, ainsi qu'une cellule Li-ion à l'extérieur. Régulateur DC-DC qui produit ~1,5V. Ces piles sont conçues spécifiquement pour imiter le comportement des piles alcalines dans les appareils qui attendent 1,5V. Une pile nue 14500 (Li-ion en format AA) est de 1,5 million d'euros. pas la même chose - c'est toujours ~3,7V nominal.
Passons maintenant à la densité énergétique : Le Li-ion l'emporte. C'est pourquoi les téléphones, les ordinateurs portables, les drones, les scanners portatifs et la plupart des batteries modernes sont des Li-ion (souvent NMC/NCA ou LFP en fonction de l'application). Vous obtenez plus de wattheures par kilogramme et par litre. Pour un acheteur, cela se traduit par :
- des appareils plus légers,
- une durée d'utilisation plus longue à poids égal,
- ou des packs plus petits pour la même durée d'utilisation.
Le NiMH est plus encombrant pour la même énergie. Ce n'est pas "mauvais". C'est juste qu'il ne vise pas la même enveloppe de performance.
2. Autodécharge et durée de conservation
Voici un test mental rapide que j'utilise avec mes clients : le test du tiroir.
Vous installez des cellules neuves, puis l'appareil reste dans un entrepôt, une camionnette de service ou un tiroir de pièces détachées pendant 6 à 12 mois. Qu'est-ce qu'on retrouve à la fin ?
- Standard NiMH a toujours eu une autodécharge perceptible. Il se peut que vous la retiriez et que vous la trouviez ennuyeusement basse ou plate.
- Faible autodécharge (LSD) NiMH-Les piles LSD NiMH, qui appartiennent à la catégorie "Eneloop", ont changé la donne. Les piles NiMH LSD tiennent beaucoup mieux la charge que les anciennes piles NiMH, ce qui les rend pratiques pour les télécommandes, les capteurs et les appareils de secours.
- Li-ion a généralement faible autodéchargemais son ennemi est différent : vieillissement du calendrier. Même si vous n'effectuez pas beaucoup de cycles, un état de charge élevé + la chaleur peuvent réduire la capacité au fil du temps.
Quelle est donc la meilleure solution pour les appareils peu utilisés ? Souvent Li-ion semble mieux sur "still has charge later", mais LSD NiMH peuvent être étonnamment compétitifs - et parfois plus indulgents dans le cadre d'un stockage non contrôlé.
Conseil en matière d'approvisionnement : si vos pièces de rechange sont stockées pendant de longues périodes, précisez LSD NiMH explicitement. La mention "NiMH" ne constitue pas à elle seule une spécification complète.
3. Chargement et sécurité (critique)
C'est là que les gens sont blessés - littéralement - si le système est mélangé.
L'incompatibilité des chargeurs n'est pas négociable :
- Chargeurs NiMH utilisent souvent Détection de ΔV (delta-V) et le comportement de la température pour mettre fin à la charge.
- Chargeurs Li-ion utiliser CC/CV (courant constant / tension constante) avec des limites de tension précises (couramment 4,2 V par cellule pour de nombreuses chimies) et nécessitent des contrôles de protection.
Avertissement (qui mérite d'être répété) : Ne jamais mettre Li-ion cellules dans un Chargeur NiMH. Et ne croyez pas que "chargeur intelligent" signifie qu'il peut détecter n'importe quoi en toute sécurité. Mauvais algorithme + mauvaise terminaison = cellule surchauffée, évent, ou pire.
Profil de sécurité :
- NiMH est généralement plus robuste et moins sujet à des modes de défaillance spectaculaires. Il peut surchauffer en cas d'abus, mais il est généralement plus difficile de déclencher un événement catastrophique.
- Li-ion a une densité énergétique plus élevée et peut fournir un courant très élevé, ce qui est excellent - jusqu'à ce qu'elle soit mal gérée. Elle nécessite généralement un circuit de protection / BMS (Battery Management System) au niveau du pack (ou un circuit imprimé de protection au niveau de la cellule dans les formats grand public) pour prévenir les scénarios de surcharge, de surdécharge, de surintensité et d'emballement thermique.
D'après notre expérience auprès de clients industriels, la plupart des "incidents Li-ion" ne sont pas dus à une chimie "dangereuse". Il s'agit plutôt conception du systèmeLes caractéristiques de l'appareil sont les suivantes : contrôle de la charge, protection mécanique, gestion thermique et qualité des cellules.
Les performances par temps froid sont celles pour lesquelles les clients du monde réel remarquent rapidement la différence.
En cas de gel :
- NiMH peuvent avoir des problèmes de puissance et de capacité effective. La résistance interne augmente et l'on peut observer un affaissement sous charge.
- Qualité Li-ion peut encore fournir une forte puissance, mais ce n'est pas de la magie : le froid augmente également la résistance du Li-ion. En outre, le froid augmente la résistance du Li-ion, Chargement du Li-ion à froid est un risque connu - de nombreux systèmes limitent le courant de charge à basse température pour éviter le dépôt de lithium.
Si vous spécifiez du matériel d'extérieur (outils d'inspection, scanners portatifs, capteurs à distance), ne vous contentez pas de demander s'il fonctionne à -10°C. Demandez aussi s'il est capable de fonctionner à -10°C, ou s'il est capable de fonctionner à -10°C. Posez la question :
- quel est le courant de décharge à la température,
- quel est le limite de charge à la température,
- et le pack/contrôleur le fait-il respecter.
Puis-je remplacer le NiMH par du lithium-ion ?
Scénario A : Électronique grand public (AA/AAA)
Réponse : Oui, mais uniquement avec des piles Li-ion AA régulées de 1,5 V.
Si vous remplacez des AA/AAA dans des télécommandes, des contrôleurs, des jouets ou des appareils électroniques de base, la solution la plus sûre est la suivante :
- NiMH (en particulier LSD NiMH), ou
- Li-ion AA régulé de 1,5V conçu pour être remplacé immédiatement.
Avertissement : Faire pas utiliser un 14500 (3,7V) Li-ion dans un appareil AA standard. La même taille ne signifie pas le même système électrique.
Pour l'approvisionnement : si vos équipes sur le terrain conservent des piles de taille AA dans des bacs, vous avez besoin d'une discipline en matière d'emballage et d'étiquetage. Les paniers mélangés sont à l'origine des défaillances.
Réponse : Oui, il s'agit d'une mise à niveau courante, qui permet souvent d'améliorer considérablement les performances.
C'est là que le Li-ion se distingue :
- une puissance de sortie plus élevée,
- moins d'affaissement de la tension lorsque le pack se vide,
- un meilleur rapport poids/puissance.
Mais elle est assortie d'exigences :
- vous devez passer à un Chargeur Li-ion approprié,
- assurer la moteur/contrôleur peut supporter la tension et le courant de pointe,
- et idéalement utiliser des packs avec une protection et une conception thermique adéquates.
Une analogie simple : passer au Li-ion ici, c'est comme échanger un moteur de banlieue contre un moteur performant. Les résultats sont excellents, à condition que le groupe motopropulseur soit conçu pour cela.
Scénario C : Lampes de jardin solaires
Réponse : En général, non.
La plupart des lampes solaires de jardin sont conçues pour 1,2V NiMH comportement de charge et des circuits extrêmement simples. Le Li-ion "Drop-in" ne correspond généralement pas à la méthode de charge ou à la tension attendue.
A moins de revoir la conception du pilote et du circuit de charge, s'en tenir au NiMH. Il est bon marché, compatible et sûr pour cette architecture.
Lequel acheter ?
Choisir la batterie NiMH
Choisissez NiMH lorsque :
- vous remplacez des piles dans des appareils ménagers standard ou anciens (télécommandes, horloges, jouets anciens, accessoires industriels simples),
- la sécurité et la robustesse sont plus importantes que la densité énergétique maximale,
- le budget est serré et vous souhaitez un approvisionnement prévisible,
- vous disposez déjà d'une infrastructure de recharge NiMH sur le terrain.
Note à l'attention de l'acheteur : préciser LSD NiMH lorsque la durée de conservation est importante. Il réduit les appels de service et les plaintes du type "pourquoi est-ce que c'est déjà mort ?
Choisir une batterie au lithium-ion
Choisissez le Li-ion quand :
- le poids (drones, matériel d'inspection portatif, instruments portables),
- vous avez besoin d'une puissance élevée (lampes de poche à haute luminosité, scanners, outils),
- vous souhaitez bénéficier d'une plus grande autonomie entre les charges,
- vous achetez ou concevez un pack avec une bonne BMSLa protection de l'appareil est assurée par un système d'alarme, un chargeur et une protection mécanique.
Comparaison axée sur l'acheteur : Si votre ICP est durée d'utilisation par kilogramme ou puissance par volumeLi-ion est le grand gagnant. Si votre ICP est compatibilité et remplacement à faible risqueNiMH l'emporte généralement.
Démystifier les mythes les plus courants
Mythe 1 : "Il faut décharger complètement les piles avant de les recharger". C'était plus pertinent pour les anciens NiCd. Pour les batteries NiMH et Li-ion modernes, la décharge profonde n'est pas indispensable et peut même raccourcir la durée de vie (en particulier pour les batteries Li-ion).
Mythe 2 : "Le Li-ion est éternel". Le Li-ion vieillit avec le temps, la température et un état de charge élevé. Même avec un faible nombre de cycles, le vieillissement calendaire est réel. Si un appareil reste chaud alors qu'il est complètement chargé, la perte de capacité apparaîtra plus tôt que vous ne le souhaiteriez.
Conclusion
Il n'y a pas de "meilleure batterie" ici - choisissez en fonction de tension de l'appareil, algorithme du chargeuret charge: utiliser LSD NiMH pour 1.2V/NiMH-chargée dispositifs ; utiliser Li-ion uniquement lorsque le système est conçu pour cela (chargeur adéquat + protection) ; et pour les "mises à niveau" de l'AA, utilisez Li-ion AA régulé de 1,5V, pas 3.7V des cellules. Nous contacterEnvoyez la tension de votre appareil, l'objectif d'autonomie et la méthode de charge (ou une photo de l'étiquette), et je vous dirai rapidement ce qui est sûr et ce qui ne l'est pas.
FAQ
Puis-je utiliser un chargeur NiMH pour des piles au lithium-ion ?
Non. Le NiMH et le Li-ion nécessitent des algorithmes de charge différents. L'utilisation d'un chargeur NiMH sur du Li-ion peut entraîner une surcharge ou une mauvaise terminaison et créer un risque pour la sécurité.
Pourquoi les piles au lithium sont-elles de 3,7 V et les piles AA de 1,5 V ?
Il s'agit de chimies différentes avec des potentiels électrochimiques différents. Les piles alcalines AA ont un potentiel de ~1,5 V, les piles NiMH de ~1,2 V et les piles Li-ion courantes ont un potentiel nominal de ~3,6/3,7 V. La même forme ne signifie pas la même tension.
Les piles NiMH ont-elles encore un effet de mémoire ?
Pas dans le sens classique du NiCd. Les NiMH peuvent présenter des problèmes de performance s'ils sont soumis à des cycles peu profonds et répétés dans certaines conditions, mais l'"effet mémoire" est généralement exagéré pour les NiMH modernes.
Quelle batterie dure le plus longtemps, NiMH ou Lithium-ion ?
Cela dépend de la définition que vous donnez au terme "plus longue". Le NiMH peut offrir une durée de vie élevée dans de nombreux cas d'utilisation modérée. Le Li-ion peut également durer longtemps, mais il est sensible à la chaleur et à un état de charge élevé (vieillissement calendaire). Pour obtenir une véritable réponse, comparez le cycle d'utilisation, la température et la gestion de la charge.
Que se passe-t-il si j'utilise accidentellement un Li-ion de 3,7 V dans un appareil conçu pour le NiMH ?
Cessez de l'utiliser et vérifiez que l'appareil ne surchauffe pas, qu'il n'est pas endommagé ou qu'il n'a pas un comportement anormal. S'il a été chargé ou a fonctionné à chaud, traitez-le sérieusement - inspectez l'appareil et ne continuez pas à utiliser cette configuration.