Difference between revisions of "Stockage d'énergie à partir des batteries usées"

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{{Ressource
 
{{Ressource
 
|Main_Picture=Batterie assemblée.jpeg
 
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|description=L'objectif est d'optimiser la réutilisation des cellules des batteries défaillantes.
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|description=L'objectif est d'optimiser la réutilisation des cellules de batteries considérées comme hors-service.
 
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}}
 
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'''Matériel:'''
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= Introduction =
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Les batteries sont un des composants le plus polluants des trottinettes. Les technologies pour leur recyclage (hydrométallurgie et  pyrométallurgie) ne sont pas encore suffisamment au point pour être éco-responsables. Notre objectif a donc été de construire une nouvelle batterie à partir d'anciennes batteries de trottinettes.
  
- Batteries 36 V - 40 cellules Samsung
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= Matériel nécessaire =
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- Fer à Souder
  
- Fer à Souder
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- OPUS BT-C3100 | Megacellcharger
  
- OPUS BT-C3100
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- 130 cellules lithium-ion 18650
  
'''Etapes:'''
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- BMS (battery management system) : Daly BMS 48V 50 A
  
1/ Récupérer des batteries avec des pannes inconnues.
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- 260 supports plastiques pour cellules 18650
  
2/ Identifier les pannes:  
+
= Etapes de la réalisation =
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Voici deux liens desquelles nous nous sommes inspirés pour notre réalisation ([https://www.youtube.com/watch?v=adY-S8AH_Jc&ab_channel=DIYPerks vidéo 1,] [https://www.youtube.com/watch?v=PVnQ87Fvsk4&ab_channel=LithiumSolar vidéo 2]).
  
- Problème de connecteur la recharge/décharge ne s'effectue plus
+
== 1/ Récupération de batteries hors d'usage ==
 +
Selon les modèle, il y a environ 50 cellules par batteries. Pour réaliser notre batterie, nous avons utilisé 4 batteries (200 cellules).
  
- Problème de décharge profonde. Afin d'éviter de trop dégrader la batterie, le BMS (Battery Management System) peut s'éteindre. Il est alors nécessaire de passer par une phase d'activation: recharge lente ou ligne de code cf cette vidéo: https://www.youtube.com/watch?v=AzMzUB5lK0k
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== 2/ Identification les pannes possibles ==
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Lors de nos recherches, nous avons identifié 3 pannes principales :
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# Problème de connecteur, qui fait que la recharge ou la décharge ne s'effectuent plus.
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# Problème de décharge profonde. Afin d'éviter de trop dégrader la batterie, le BMS (Battery Management System) peut s'éteindre. Il est alors nécessaire de passer par une phase d'activation pour le faire marcher de nouveau. Ce processus se fait soit par recharge lente ou grâce à des lignes de code ([https://www.youtube.com/watch?v=AzMzUB5lK0k cf cette vidéo])
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# Cellules court-circuitées. Toute la batterie est dégradée alors que seulement certaines cellules sont vraiment HS.
  
- Cellules court-circuitées. Toute la batterie est dégradé alors que seulement certaines cellules sont vraiment HS.  
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== 3/ Démontage les cellules ==
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Cette opération se fait avec une pince coupante, pour ôter les plaques de nickels auxquelles sont soudées les cellules d'une même batterie. Attention, il convient de faire attention aux court-circuits entre les différentes bandes de nickels, pour éviter tout problème.
  
3/ Démonter les cellules avec un pince coupante. Bien attention au court-circuit entre les différentes bandes de nickel.
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== 4/ Tri des cellules ==
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La qualité d'une cellule dépend grandement de la renommée du fabriquant. Il faut garder en priorité les cellules des marques connues (Samsung, Panasonic, LG ou Sanyo).
  
4/ Trier les cellules. Tester à l'aide du chargeur opus BT-C3100 les cellules.
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Attention, durant cette étape, on vous conseille de bien identifier chaque cellule, pour pouvoir la retrouver facilement par la suite.
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[[Fichier:Test Opus.jpg|alt=Test Opus|vignette|259x259px|Test des cellules avec le testeur Opus]]
  
En sortie:
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a. Tester à l'aide du chargeur Opus BT-C3100 les cellules.
  
- Capacité restante de la cellule (capacité nominale 3200mAh). Critère de sélection > 2 000 mAh
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En sortie de l'Opus, nous avons  les données suivantes :
  
- Resistance interne de la cellule > 200 Ohm.  
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- Capacité restante de la cellule (capacité nominale 3200mAh). Pour garder ou non une cellule, nous avons fixé le critère de capacité minimum à 2000 mAh.  
  
5/ Faire le schéma de la batterie que l'on veut monter. XSYP. Notre choix 13S10P pour avoir une sortie en 48V avec une tension des batteries à 3,7 V.
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- Résistance interne de la cellule. Nous n'avons gardé uniquement les cellules donc la résistance interne était inférieur à 150 mOhm.
  
Il faut donc: des cellules montées/ un BMS / des connecteurs / convertisseurs / chargeur.
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[[Fichier:174060096 2891705144437088 2015995103967066987 n.jpg|alt=Résultats du Logiciel MegaCell Chargeur|vignette|339x339px|Résultats du Logiciel MegaCell Chargeur]]
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b. Tester à l'aide d'un megacell chargeur. Le principal avantage réside dans la gestion des cellules grâce le logiciel qui est fourni avec.
  
6/Monter la batterie avec BMS / Convertisseur DC 48V - AC 230 V.
+
Le logiciel du megacell chargeur, on aura les données suivantes :
  
7/ Lancer les premiers tests. Normalement le fournisseur donne la méthode pour activer le BMS.
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- Capacité restante
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- Résistance interne de la cellule
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- Résultat du test de chute de tension
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- Température maximale que la cellule atteint
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== 5/ Tester l'auto décharge des cellules ==
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Cette opération est encore assez longue, puisqu'il faut laisser les cellules de côté pendant 10 jours, avant de retester leur tension. Nous avons gardé uniquement les cellules qui avaient perdu moins de 0,05 V de tension pendant ce test.
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== 6/ Conception de la batterie de seconde-vie ==
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A partir des caractéristiques que l'on souhaite avoir pour sa batterie, il faut décider son architecture, et en faire le schéma (XsYp). Notre choix a été de réaliser une batterie 13S10P (13 cellules en série, qui forment 10 packs en parallèle). Ce choix a été fait dans le but d'avoir une sortie une tension totale de 48V, avec une tension des cellules à 3,7 V.
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[[Fichier:Montage cellules.jpg|alt=Disposition des cellules, avant les soudures.|vignette|320x320px|Disposition des cellules, avant les soudures.]]
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== 7/ Monter la batterie ==
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Une fois l'architecture décidée, on dispose les supports plastiques pour cellules 18650 selon cette architecture, et on y insère les cellules. La encore, le logiciel du MegaCell charger est très utile. Comme il enregistre les résultats des tests de chaque cellule, en fonction de l'architecture choisie, il conseille une disposition idéale des cellules, pour que votre batterie soit la plus équilibrée possible.
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Ensuite, il faut souder les cellules entre elles, ajouter le BMS ainsi que le convertisseur pour passer du courant continu (48V) au courant alternatif (230V).
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== 8/ Lancer les premiers tests. ==
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Vous pouvez presque utiliser la batterie maintenant. Il reste à configurer le BMS, dont la méthode de mise en route est normalement donnée par le fournisseur.
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= Les différents usages =
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Les usages d'une batterie de seconde-vie au lithium sont nombreux.
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Par exemple, ces batteries peuvent servir de station de recharge nomade pour du camping (Taille: 4 kWh - 500 cellules), de nouvelle batterie de vélos (Taille: 500Wh - 60 cellules) ou encore de stockage domestique, couplé à des panneaux solaires pour  rendre des habitations autonomes en énergie (6 kWh : 750 cellules).
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Dans le cadre d'une municipalité, les batteries de seconde vie sont pertinentes pour remplacer des groupes électrogènes, ou stocker l'énergie pour de l'éclairage public autonome en énergie (grâce à un panneau solaire).
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= Réalisation finale =
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Différentes configurations pour la batterie en sortie sont envisageables. Ce qui changera principalement entre ces différentes configurations, ce sont les tensions de sorties choisies : 5V / 12V / 24 V / 36 V / 48 V | 230V AC.
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Nous avons choisi de faire 4 sorties en 5V pour pouvoir recharger des téléphones en USB lors de la journée de clôture du challenge. Nous avons aussi le matériel pour brancher une prise classique en 230V, et alimenter par exemple un ordinateur.
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= Les axes d'amélioration =
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- Le démantèlement est une étape laborieuse. Pouvoir démanteler uniquement les batteries dont on sait préalablement que les cellules ont du potentiel pour une seconde-vie est un vrai avantage. Pour cela une seule piste envisagée pour l'instant : lecture du BMS, qui dans certains cas mesure les déséquilibres entre cellules, et qui peuvent nous renseigner sur l'état de celles-ci.

Latest revision as of 16:09, 17 September 2021

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Batterie assemblée.jpeg


L'objectif est d'optimiser la réutilisation des cellules de batteries considérées comme hors-service.


Organisations utilisatrice ou intéressée par utiliser la ressource :

Contributeurs : Martinvaz, Pierre-Amans

Tags :

Catégories : Données

Thème : Vélo et Mobilités Actives

Référent :

Défi auquel répond la ressource : Challenge sur la 2nde vie des électrottinettes

Personnes clés à solliciter :

Autre commun proche :

Richesse recherchée :

Compétences recherchée :

Communauté d'intérêt : Communauté des acteurs des Challenges de la Mobilité, Communauté du challenge de seconde vie des trottinettes électriques

Type de licence ?

Conditions Générales d'Utilisation (CGU) :

Niveau de développement :

Lien vers l'outil de gestion des actions :

Lien vers l'outil de partage de fichiers :

Besoins :

Prochaines étapes :

Documentation des expérimentations :



Autres informations :

Liste des Acteurs qui utilisent ou souhaitent utiliser ce Commun Stockage d'énergie à partir des batteries usées : aucun pour le moment

Liste des CR d'atelier en lien avec ce Commun Stockage d'énergie à partir des batteries usées:

Introduction[edit | edit source]

Les batteries sont un des composants le plus polluants des trottinettes. Les technologies pour leur recyclage (hydrométallurgie et pyrométallurgie) ne sont pas encore suffisamment au point pour être éco-responsables. Notre objectif a donc été de construire une nouvelle batterie à partir d'anciennes batteries de trottinettes.

Matériel nécessaire[edit | edit source]

- Fer à Souder

- OPUS BT-C3100 | Megacellcharger

- 130 cellules lithium-ion 18650

- BMS (battery management system) : Daly BMS 48V 50 A

- 260 supports plastiques pour cellules 18650

Etapes de la réalisation[edit | edit source]

Voici deux liens desquelles nous nous sommes inspirés pour notre réalisation (vidéo 1, vidéo 2).

1/ Récupération de batteries hors d'usage[edit | edit source]

Selon les modèle, il y a environ 50 cellules par batteries. Pour réaliser notre batterie, nous avons utilisé 4 batteries (200 cellules).

2/ Identification les pannes possibles[edit | edit source]

Lors de nos recherches, nous avons identifié 3 pannes principales :

  1. Problème de connecteur, qui fait que la recharge ou la décharge ne s'effectuent plus.
  2. Problème de décharge profonde. Afin d'éviter de trop dégrader la batterie, le BMS (Battery Management System) peut s'éteindre. Il est alors nécessaire de passer par une phase d'activation pour le faire marcher de nouveau. Ce processus se fait soit par recharge lente ou grâce à des lignes de code (cf cette vidéo)
  3. Cellules court-circuitées. Toute la batterie est dégradée alors que seulement certaines cellules sont vraiment HS.

3/ Démontage les cellules[edit | edit source]

Cette opération se fait avec une pince coupante, pour ôter les plaques de nickels auxquelles sont soudées les cellules d'une même batterie. Attention, il convient de faire attention aux court-circuits entre les différentes bandes de nickels, pour éviter tout problème.

4/ Tri des cellules[edit | edit source]

La qualité d'une cellule dépend grandement de la renommée du fabriquant. Il faut garder en priorité les cellules des marques connues (Samsung, Panasonic, LG ou Sanyo).

Attention, durant cette étape, on vous conseille de bien identifier chaque cellule, pour pouvoir la retrouver facilement par la suite.

Test Opus
Test des cellules avec le testeur Opus

a. Tester à l'aide du chargeur Opus BT-C3100 les cellules.

En sortie de l'Opus, nous avons les données suivantes :

- Capacité restante de la cellule (capacité nominale 3200mAh). Pour garder ou non une cellule, nous avons fixé le critère de capacité minimum à 2000 mAh.

- Résistance interne de la cellule. Nous n'avons gardé uniquement les cellules donc la résistance interne était inférieur à 150 mOhm.

Résultats du Logiciel MegaCell Chargeur
Résultats du Logiciel MegaCell Chargeur

b. Tester à l'aide d'un megacell chargeur. Le principal avantage réside dans la gestion des cellules grâce le logiciel qui est fourni avec.

Le logiciel du megacell chargeur, on aura les données suivantes :

- Capacité restante

- Résistance interne de la cellule

- Résultat du test de chute de tension

- Température maximale que la cellule atteint

5/ Tester l'auto décharge des cellules[edit | edit source]

Cette opération est encore assez longue, puisqu'il faut laisser les cellules de côté pendant 10 jours, avant de retester leur tension. Nous avons gardé uniquement les cellules qui avaient perdu moins de 0,05 V de tension pendant ce test.

6/ Conception de la batterie de seconde-vie[edit | edit source]

A partir des caractéristiques que l'on souhaite avoir pour sa batterie, il faut décider son architecture, et en faire le schéma (XsYp). Notre choix a été de réaliser une batterie 13S10P (13 cellules en série, qui forment 10 packs en parallèle). Ce choix a été fait dans le but d'avoir une sortie une tension totale de 48V, avec une tension des cellules à 3,7 V.

Disposition des cellules, avant les soudures.
Disposition des cellules, avant les soudures.

7/ Monter la batterie[edit | edit source]

Une fois l'architecture décidée, on dispose les supports plastiques pour cellules 18650 selon cette architecture, et on y insère les cellules. La encore, le logiciel du MegaCell charger est très utile. Comme il enregistre les résultats des tests de chaque cellule, en fonction de l'architecture choisie, il conseille une disposition idéale des cellules, pour que votre batterie soit la plus équilibrée possible.

Ensuite, il faut souder les cellules entre elles, ajouter le BMS ainsi que le convertisseur pour passer du courant continu (48V) au courant alternatif (230V).

8/ Lancer les premiers tests.[edit | edit source]

Vous pouvez presque utiliser la batterie maintenant. Il reste à configurer le BMS, dont la méthode de mise en route est normalement donnée par le fournisseur.

Les différents usages[edit | edit source]

Les usages d'une batterie de seconde-vie au lithium sont nombreux.

Par exemple, ces batteries peuvent servir de station de recharge nomade pour du camping (Taille: 4 kWh - 500 cellules), de nouvelle batterie de vélos (Taille: 500Wh - 60 cellules) ou encore de stockage domestique, couplé à des panneaux solaires pour rendre des habitations autonomes en énergie (6 kWh : 750 cellules).

Dans le cadre d'une municipalité, les batteries de seconde vie sont pertinentes pour remplacer des groupes électrogènes, ou stocker l'énergie pour de l'éclairage public autonome en énergie (grâce à un panneau solaire).

Réalisation finale[edit | edit source]

Différentes configurations pour la batterie en sortie sont envisageables. Ce qui changera principalement entre ces différentes configurations, ce sont les tensions de sorties choisies : 5V / 12V / 24 V / 36 V / 48 V | 230V AC.

Nous avons choisi de faire 4 sorties en 5V pour pouvoir recharger des téléphones en USB lors de la journée de clôture du challenge. Nous avons aussi le matériel pour brancher une prise classique en 230V, et alimenter par exemple un ordinateur.

Les axes d'amélioration[edit | edit source]

- Le démantèlement est une étape laborieuse. Pouvoir démanteler uniquement les batteries dont on sait préalablement que les cellules ont du potentiel pour une seconde-vie est un vrai avantage. Pour cela une seule piste envisagée pour l'instant : lecture du BMS, qui dans certains cas mesure les déséquilibres entre cellules, et qui peuvent nous renseigner sur l'état de celles-ci.