Dans l'article précédent, nous avons comparé LiFePO4 et batteries plomb-acide. Toutefois, cet article se concentrera sur deux types de batteries populaires. L'un est le LiFePO4, tandis que l'autre est la batterie à base de gel. Le débat entre les batteries LiFePO4 et les batteries à électrolyte gélifié dure depuis des années. Rappelons que les batteries à base de gel sont un type de batterie au plomb-acide.
Il ne fait aucun doute que ces deux batteries sont excellentes chacune à leur manière. C'est pourquoi le choix entre ces batteries au lithium et à base de gel peut être très déroutant. Cet article présente les différences entre ces deux types de piles. En les comprenant, vous éviterez les conjectures et pourrez prendre des décisions d'achat en connaissance de cause. Alors, c'est parti !
Différence entre les batteries LiFePO4 et les batteries au gel
La différence significative entre ces deux piles réside dans leur composition chimique. La batterie LiFePO4 utilise du phosphate de fer lithié comme cathode. En revanche, les batteries à gel utilisent du dioxyde de plomb (PbO₂) comme cathode. Comme les batteries plomb-acide typiques, ces batteries à base de gel utilisent du plomb spongieux (Pb) comme anode. Les batteries LiFePO4 utilisent du graphite comme anode. Entrons dans le vif du sujet et examinons en détail les batteries LiFePO4 et les batteries à gel.
1- Chimie de la cathode
La chimie de la cathode est l'une des principales différences entre les batteries LiFePO4 et les batteries au gel. Les batteries LiFePO4 utilisent le phosphate de fer lithié comme matériau de cathode. En revanche, les batteries au gel sont un type de batterie plomb-acide. Au lieu d'utiliser des matériaux à base de lithium, leur cathode est fabriquée à partir de dioxyde de plomb (PbO₂).
Les batteries LiFePO4 ont une anode en graphite, tandis que l'anode des batteries au gel est constituée de plomb spongieux. Ces deux types de batteries diffèrent également en termes d'électrolyte. Les batteries LiFePO4 utilisent du sel de lithium comme électrolyte. En revanche, les batteries à gel utilisent un gel à base de silice comme électrolyte.
La cathode des batteries LiFePO4 est plus stable et augmente la densité énergétique de ces batteries. Par conséquent, les batteries LiFePO4 peuvent stocker et fournir plus d'énergie que les batteries à électrolyte gélifié. Les batteries au gel sont plus lourdes et plus volumineuses à capacité égale. Ces batteries sont donc utilisées dans des machines et des appareils plus grands. Elles nécessitent plus d'espace pour leur installation.
2- Densité énergétique
La densité énergétique est un facteur essentiel à vérifier lors de l'achat de piles. Elle indique la quantité d'énergie qu'une batterie peut stocker dans un espace ou un volume spécifique. Les piles LiFePO4 ont une meilleure densité énergétique (90-160 Wh/kg). La raison en est que leur cathode (phosphate de fer lithié) peut stocker l'énergie plus efficacement.
D'autre part, les batteries au gel ont une densité énergétique beaucoup plus faible (30-50 Wh/kg). En raison de cette faible densité énergétique, les batteries au gel sont beaucoup plus encombrantes que les batteries LiFePO4 pour le même stockage d'énergie. Les batteries LiFePO4 sont plus compactes et peuvent encore stocker une énergie plus élevée pour un poids et une taille moindres.
3- Durée du cycle et durée de vie en années
La durée de vie signifie le nombre de fois qu'une batterie peut être chargée et déchargée avant que ses performances ne commencent à diminuer. Après une certaine durée de vie, la capacité de stockage d'énergie de la batterie diminue de manière significative. Les batteries LiFePO4 ont une durée de vie de plus de 3 000 cycles. Cela signifie que vous pouvez les charger et les utiliser plus de 3 000 fois. Leur durée de vie est comprise entre 10 et 12 ans.
En revanche, les batteries au gel offrent généralement entre 500 et 1 200 cycles, en fonction de la profondeur de décharge et des conditions d'utilisation. Leur durée de vie totale est généralement comprise entre 4 et 8 ans. Cette durée de vie inférieure et cette durée de vie globale plus courte font des batteries au gel une option de qualité inférieure. Ceci est d'autant plus important pour une utilisation à long terme, où la longévité est une priorité.
4- Température de fonctionnement
Les batteries LiFePO4 offrent de meilleures performances dans des conditions de haute température. La raison en est que la liaison phosphate dans leur matériau d'électrode est très stable. Lorsqu'elle est exposée à la chaleur, cette liaison ne se rompt pas. Ces piles ne surchauffent pas, ce qui pourrait provoquer une explosion. En revanche, les batteries au gel sont confrontées à des défis importants dans des conditions de température élevée.
Lorsqu'elle est exposée à des températures élevées, l'activité chimique à l'intérieur d'une batterie au gel augmente. Cela peut entraîner une corrosion accélérée des plaques internes. En outre, l'électrolyte à base de gel peut s'évaporer. Cette dégradation permanente réduit considérablement la durée du cycle et la durée de vie globale de la batterie. C'est pourquoi je considère les batteries LiFePO4 comme une option supérieure pour les conditions de haute température.
5- Poids et taille
Les batteries LiFePO4 sont connues pour leur compacité. C'est pourquoi elles sont utilisées dans des appareils et des gadgets de petite taille. La raison en est que ces batteries ont une densité énergétique plus élevée. Cela signifie qu'elles peuvent stocker plus d'énergie par kilogramme. Leur taille compacte permet donc de stocker une plus grande quantité d'énergie.
Il n'est pas nécessaire d'augmenter la taille ou le poids pour accroître le stockage d'énergie. En revanche, les batteries au gel ont une faible densité énergétique. Cela signifie qu'elles peuvent stocker moins d'énergie par volume (par kg). Par conséquent, les fabricants augmentent leur taille pour pouvoir stocker davantage d'énergie. C'est pourquoi ces batteries au gel sont plus volumineuses et plus lourdes que leurs homologues.
6- Respect de l'environnement et sécurité
Les batteries LiFePO4 remportent la palme en matière de respect de l'environnement et de sécurité. Comme je l'ai dit précédemment, ces piles sont dotées d'une cathode à base de phosphate. La chimie du phosphate de fer (liaison) est donc très stable. Cette liaison reste stable même à des températures très élevées. C'est pourquoi ces piles LiFePO4 sont plus sûres et moins susceptibles de s'enflammer.
En outre, ces batteries n'émettent pas de gaz nocifs, ce qui est un grand avantage. En revanche, les batteries au gel contiennent du plomb et de l'acide sulfurique. Ces deux éléments sont toxiques et dangereux pour l'environnement s'ils ne sont pas éliminés correctement. En outre, ces piles peuvent dégager de l'hydrogène, surtout si elles sont surchargées. Ce gaz n'est pas bon pour la santé. La teneur en plomb les rend également beaucoup moins écologiques que les piles LiFePO4.
7- Stabilité de la tension et vitesse de charge
La tension est un aspect essentiel des batteries. De nombreux appareils ont besoin d'une tension stable pour fonctionner. Les batteries LiFePO4 offrent une tension excellente et stable pendant leur utilisation. Supposons que vous ayez une batterie LiFePO4 entièrement chargée. Vous commencez à l'utiliser. Avec une charge de 100% et 50%, cette batterie fournira la même tension.
Il n'y a pas de chute de tension lorsque la batterie est en cours d'utilisation. En revanche, les batteries au gel présentent une chute de tension significative lorsqu'elles se déchargent. Leur tension de sortie diminue régulièrement au fur et à mesure que l'état de charge se dégrade. Elles ne conviennent donc pas aux appareils qui ont besoin d'une tension constante pour fonctionner sans régulateur de tension.
En ce qui concerne la vitesse de charge, les batteries LiFePO4 l'emportent haut la main. Les batteries au gel sont notoirement lentes à charger ; une charge complète peut souvent prendre de 8 à 12 heures pour éviter d'endommager la batterie. Les batteries LiFePO4, en revanche, peuvent être chargées complètement en 1,5 à 3 heures sans risque. Il s'agit d'une différence importante, qui rend les batteries LiFePO4 idéales pour les cas d'urgence.
8- Coût et applications
Il existe deux types d'analyse des coûts lorsqu'il s'agit d'acheter des piles. Il s'agit de
- Coût initial
- Coût à long terme
Les batteries LiFePO4 ont un coût initial plus élevé, ce qui constitue un inconvénient majeur. C'est pourquoi de nombreuses personnes considèrent ces batteries comme moins adaptées au premier abord. Toutefois, leur coût à long terme est faible, ce qui compense leur coût initial plus élevé. Permettez-moi de vous expliquer comment.
Les batteries LiFePO4 offrent une plus grande durée de vie et une durée de vie globale plus longue. C'est pourquoi elles ne nécessitent pas de remplacements réguliers. Une fois que vous avez acheté une batterie LiFePO4, vous n'aurez pas à la racheter pendant au moins 10 ans. En outre, leur entretien régulier est également faible, ce qui réduit leur maintenance. Les batteries au gel ont un coût initial inférieur à celui des batteries LiFePO4.
Cependant, elles offrent une durée de vie plus courte et un cycle plus court (généralement de 4 à 8 ans) par rapport à la batterie LiFePO4. Vous devrez donc probablement remplacer une batterie au gel au moins une fois au cours de sa durée de vie. Ce coût de remplacement et d'entretien rend les batteries au gel plus onéreuses à long terme. Je considère donc les batteries LiFePO4 comme une option plus rentable.
Les batteries au gel sont traditionnellement utilisées dans des applications où l'étanchéité est requise. Ces batteries ont une excellente conception qui empêche les déversements. Vous trouverez ces batteries dans les systèmes à cycle profond des véhicules de plaisance et dans les scooters de mobilité. En revanche, les batteries LiFePO4 conviennent aux gadgets et appareils compacts.
En outre, ils sont également utilisés dans les systèmes de stockage d'énergie et les sauvegardes d'alimentation dédiées. Voici un tableau comparatif de leurs applications :
| Applications des batteries LiFePO4 | Applications des batteries au gel |
| Stockage de l'énergie solaire (particuliers, entreprises) | Petites et moyennes installations solaires |
| Véhicules électriques (voitures, vélos, scooters, bus) | ASI (Alimentation sans interruption) |
| Systèmes d'alimentation pour bateaux et navires. | Bateaux et usages maritimes |
| Alimentation de secours pour les particuliers et les entreprises | Alimentation de secours pour les télécommunications et les bureaux |
| Tours de télécommunication. | Systèmes de sécurité et alarmes |
| Équipement médical (dispositifs portables) | Fauteuils roulants et scooters de mobilité |
Questions fréquemment posées
Quelle est la meilleure solution, les batteries au gel ou les batteries LiFePO4 ?
Je considère que la batterie LiFePO4 est supérieure en raison de sa meilleure durée de vie et de ses performances à haute température. De plus, leur compacité est un autre avantage, ce qui en fait une meilleure option que les batteries au gel.
Quelle est la durée de vie d'une batterie LiFePO4 ?
Les batteries LiFePO4 ont une durée de vie de plus de 3000 cycles. Cela signifie qu'elles peuvent être chargées et utilisées 3000 fois avant que leur capacité ne diminue. En d'autres termes, ces batteries peuvent durer au moins 10 ans.
Puis-je remplacer des batteries au gel par des batteries LiFePO4 ?
Oui, vous pouvez remplacer les batteries au gel par des batteries LiFePO4. Toutefois, vous devez tenir compte des avantages et des inconvénients de chaque type. En outre, vérifiez si votre système est compatible avec les batteries LiFePO4.
Conclusion : Que choisir, LiFePO4 ou batteries au gel ?
Dans l'article précédent, j'ai comparé LiFePO4 et batteries lithium-ion. Mon choix final s'est porté sur les batteries LiFePO4 en raison de leurs nombreuses caractéristiques favorables.
Je crois fermement que les batteries LiFePO4 sont une meilleure option que les batteries à électrolyte gélifié. Ces batteries durent plus longtemps, ont de bonnes performances et offrent une tension stable pendant leur utilisation. En outre, les batteries LiFePO4 s'avèrent rentables à long terme. Les batteries au gel ne sont une bonne option que si vous avez un budget très serré.
Comme je l'ai dit précédemment, les batteries LiFePO4 ont une densité énergétique plus élevée. Les fabricants réduisent donc leur taille tout en obtenant un stockage d'énergie plus important. Il s'agit d'un avantage important si vous souhaitez utiliser une batterie dans des espaces restreints. Cependant, vous devez analyser votre cas d'utilisation spécifique avant de choisir l'une ou l'autre de ces deux batteries.