présentation

Journées Microdrone 2003
Batteries Li-Ion
Éléments MP et VL
Jean-Pierre PLANCHAT
Toulouse , le 1 octobre 2003
Specialty Battery Group
[email protected]
Tel :
05 49 55 47 91
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Agenda

Technologie Li-Ion

Conception des MP et des VL

Performances en décharge des
éléments

Performances en décharge des batteries

Optimisation des performances
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Technologie Li-Ion
Etat chargé
Charge
LiMO2
G
e-
Carbone
Formation de
la couche
de passivation
Oxygène
Ion lithium
Ion métal
Carbone
Séparateur
POSITIVE
1, 2 et 3 octobre 2003
Électrolyte
Séparateur
NEGATIVE
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Technologie Li-Ion
Décharge
e-
LiMO2
Carbone
Oxygène
Ion lithium
Ion métal
Carbone
Séparateur
1, 2 et 3 octobre 2003
POSITIVE
Électrolyte
Séparateur
NEGATIVE
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Caractéristiques du lithium rechargeable

Énergie massique élevée ( 130 Wh / kg)

Faible autodécharge (< à 5% par mois)

Connaissance de l ’état de charge (mesure de la tension à vide)

Rendement énergétique élevé (> à 90 %)

Possibilité d ’associer des éléments en //

Pas d ’effet « mémoire »

Élément étanche

Nécessité d ’avoir une gestion de la charge

Régime de charge limité à C
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Les éléments MP et VL
Cinq éléments
de capacité supérieure à 2.0 Ah :
3 MP et 2 VL
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Les éléments MP et VL
Les éléments MP ou VL offrent la plus forte capacité du marché
6000
MP 176065
5500
5000
Capacité nominale (mAh)
4500
Saft
MP 174865 / VL34570
4000
3500
VL34480
3000
2500
MP 144350
2000
1500
1000
500
0
0
25
Ranges of other brands
1, 2 et 3 octobre 2003
50
75
100
125
150
175
Masse ( g )
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Éléments SAFT MP et VL

Spécificité du Li-Ion SAFT:

Godet en acier

Positive Li CoO2

Éléments spiralés

Capacité > 2 Ah

Fort régimes de décharge


Jusqu’à 3C en continu

Jusqu’à 4C en pulses
Fonctionne à -40°C
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Conception des éléments MP et VL
Remplissage
Coupe
circuit
Négative
Séparateurs
évent
Positive
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Éléments MP et VL
Elément
Dimension
(mm)
MP 144350
MP 174865
MP 176065
14 x 43 x 50 18 x 48 x 65 18 x 60 x 65
VL 34480
VL 34570
34
34
x 49
x 58
Capacité
(Ah)
2,1
4,3
5,5
3,6
4,5
Masse
(g)
70
120
150
103
126
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Élément MP 144350
2.1 Ah, 70 g, 14 x 43 x 50 mm
MP 144350
Décharge @ C/5 (0.45A), C/2 (1.1A), C (2.2A) et 2C (4.4A) à +20°C
4,2
4,0
3,8
C/2
C
3,6
Tension (V)
C/5
2C
3,4
3,2
3,0
210 W /kg
2,8
2,6
Charge: 4.1V / C (2.2A) / 3h / RT
2,4
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
Capacité déchargée (Ah)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Élément MP 174865
4.3 Ah, 120 g, 18 x 48 x 65 mm
MP 174865
Décharges @ C/20 (0.23A), C/5 (0.92A), C/2 (2.3A), C (4.6A) et 2C (9.2A) à +20°C
4,2
4,0
3,8
C
Tension (V)
3,6
C/2
C/20
C/5
2C
3,4
3,2
3,0
260 W /kg
2,8
2,6
Charge: 4.1V / C (4.6A) / 5h / RT
2,4
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Capacité déchargée (Ah)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Élément MP 176065
5.5 Ah, 150 g, 18 x 60 x 65 mm
MP 176065
Décharges @ C/5 (1.16 A), C/2 (2.9 A), C (5.8 A), 2C (11.6 A) et 3C (17,4 A) à +20°C
4,2
4,0
3,8
C/2
Tension (V)
3,6
C/5
C
2C
3,4
3C
3,2
3,0
2,8
380 W /kg
2,6
Charge: 4.1V / C ((5,8 A) / 5h / RT
2,4
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
Capacité déchargée (Ah)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Charge des éléments MP
Charge

Méthode de charge:
Courant constant / Tension constante

Tension de fin de charge:
4.1 +/- 1% Volt par élément

Température de charge:
0 to + 50°C

Courant de charge maxi:
1C

Fin de charge:
Courant mini et ou timer

Courant minimum
C/50 à C/100

Timer
C/(courant) + 2 à 3 heures



1, 2 et 3 octobre 2003
C
C/2
C/5
3 heures
4 heures
5 heures
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Mise en « batterie »


Choix de l ’élément de base:

Capacité requise

Dimension
Nombre d’élément en série (S)


x S y P MP uuvvzz
Tension batterie
Nombre d ’éléments en parallèle (P)

Capacité requise/ capacité élément choisi
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Électronique batterie

Équilibrage de l ’état de charge entre éléments associés en série

Détection de la tension de fin de charge

Mesure de la température batterie
Charge
Décharge

Détection de la tension de fin de décharge
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Batteries modélisme
Tension
MP 144350
MP 174865
7,2 V
2S 1P
100 Wh/kg
340 W/kg
2S 1P
115 Wh/kg
460 W/kg
10,8 V
3S 1P
105 Wh/kg
370 W/kg
3S 1P
120 Wh/kg
470 W/kg
MP 176065
3,6 V
14,4 V
4S 2P
120 Wh/kg
480 W/kg
PM
1, 2 et 3 octobre 2003
PlusMoins
ST
BL
FL
Stack
Bloc
Flat
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Batterie 3S 1P MP 144350
Décharge à 35 W constant
Décharge 35 W à +25°C
210 W /kg
13
12
6
Tension
11
5
9
Intensité
8
4
7
6
3
5
4
2
Courant en Ampères
Tension en volts
10
3
2
1
1
0
0:00
0:05
0:10
0:15
0:20
0:25
0:30
0:35
0:40
0
0:45
Temps
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Batterie 2S 1P MP 144350
Décharge 7 A constant 3C
9,0
105,0
270 W /kg
Tension
7,0
Tension (V)
90,0
75,0
6,0
60,0
5,0
45,0
4,0
Température
30,0
3,0
Intensité
15,0
2,0
0:00:00
0:05:00
0:10:00
0:15:00
0:20:00
Température (°C) / Courant (A)
8,0
0,0
0:25:00
Temps (h:min:s)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Batterie 2S 1P MP 144350
Décharge 8 A 1minute (3,5 C) + 3,5 A 3 minutes (1,5 C)
9,0
70,0
60,0
7,0
50,0
6,0
40,0
5,0
30,0
Température
4,0
20,0
Intensité
3,0
2,0
0:00:00
Température (°C) / Courant (A)
Tension (V)
310 W /kg
Tension
8,0
10,0
0:05:00
0:10:00
0:15:00
0:20:00
0:25:00
0:30:00
0,0
0:35:00
Temps (h:min:s)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Batterie 2S 1P MP 174865
Décharge 20 A 1minute (4,5 C)+ 7,5 A 3 minutes (1,5 C)
9,0
430 W /kg
Température
60,0
7,0
50,0
6,0
40,0
Tension
5,0
30,0
Intensité
4,0
20,0
3,0
10,0
2,0
0:00:00
0:10:00
0:20:00
Courant (A) / Température (°C)
Tension (V)
8,0
70,0
0,0
0:30:00
Temps (h:min:s)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Évolution des performances
MP 176065
Dimensions
(mm)
Masse
(g)
Puissance massique
(W / kg)
Capacité
(Ah)
Energie massique
(Wh / kg)
1, 2 et 3 octobre 2003
Normal
HD
18 x 60 x 65
18 x 60 x 65
150
150
380
1060
5,5
3,7
130
90
Jounées Microdrone , Toulouse, France
Élément « MP 176065 HD »
3.7 Ah, 150 g, 18 x 60 x 65 mm
MP 176065 HD
Décharges de 5 à 50 Amp à +20°C
4,2
4,0
3,8
Tension (V)
3,6
3,4
35 A
30 A
20 A
25 A
15 A
10 A
5A
40 A
3,2
50 A
3,0
2,8
1060 W /kg
2,6
2,4
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Capacité déchargée (Ah)
1, 2 et 3 octobre 2003
Jounées Microdrone , Toulouse, France
THE BATTERY COMPANY