Recyclage Batteries
| Langue : | [[::Recyclage Batteries|Français]] |
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Des batteries sont présentes dans de nombreux appareils aujourd'hui et la tendance est à la hausse. Certains de ces appareils sont déclarés morts à cause d'une batterie en fin de vie. D'autres appareils meurent d'autre chose mais leur batteries, qui sont encore bonnes et pourraient être réutilisées, sont bien souvent mises en décharge. Le but de cette page est de regrouper des informations, des conseils et des liens pour faciliter le recyclage des batteries et des appareils qui les utilisent.
Précautions
Les batteries et les piles sont des produits dangereux, ou ils en contiennent. Le port de Lunettes de protection, Gants, Vêtements et Chaussures de travail est donc fortement recommandé. Et il est aussi recommandé d'éloigner les enfants.
- Les accus au Lithium peuvent prendre feu, il faut s'abstenir de les perforer.
- Les batteries au plomb contiennent de l'acide sulfurique (H2SO4) très corrosif.
- Les accus sont souvent reliés par des lamelles métalliques très coupantes.
- Les piles boutons peuvent être ingérées par les enfants.
- Toutes les batteries ne sont pas rechargeables, attention !
Types de batteries
Il existe beaucoup de technologies de batteries comme on peut le voir dans le lien ci-dessous :
Pour les makers, certaines batteries sont plus intéressantes que d'autres pour des réalisations telles que les robots ou les drones, ou encore pour de la mobilité, powerbanks, lampes torches, véhicules électriques, etc... Les accus Li-Ion qui allient légèreté et forts courants sont particulièrement intéressants et on peut en récupérer des quantités assez importantes dans les batteries de notebooks en format 18650.
Charge des batteries
Naturellement pour charger des batteries, il faut des chargeurs spécifiques capables de respecter leurs cycles de charges et leurs tensions maximales. S'il s'agit d'accus individuels on pourra utiliser des chargeurs 'de salon', capables en général de charger de 1 à 4 accus. S'il s'agit de batteries à cellules multiples en série, on utilisera des chargeurs spéciaux, en général des chargeurs orientés Radio-Commande. Enfin, pour des réutilisations de batteries intégrées à des appareils, on emploiera des modules dédiés permettant de recharger un nombre fixe d'accus en série et capables de délivrer un courant donné.
Chargeurs 'de salon'
On voit dans ce comparatif qu'il existe une grande variété de chargeurs, certains pouvant être des re-brandings du même appareil, et il est difficile de faire un choix. Un de ces chargeurs a toutefois une assez bonne cote : l'OPUS BT-3100. Il allie des fonctionnalités intéressantes et un prix modéré. Il permet de charger 4 accus, Li-Ion ou NiMH, en choisissant individuellement le mode de charge et le courant, et d'en mesurer la capacité et la résistance interne.
Chargeurs Radio-Commande
Les chargeurs de Radio-Commande sont capables de charger indifféremment des accus individuels ou des séries d'accus, et des accus de technologies différentes. Sur les sites marchands, parmi les modèles bon marché et assez répandus, on trouve les iMAX B6 ou B6-AC. Doté d'un afficheur, ils sont capables de charger des séries d'accus Li-Ion, NiMH, Pb. Pour recharger des séries d'accus avec ces chargeurs, il faut que les batteries soient dotées de connecteurs avec N+1 broches, N étant le nombre de cellules de la batterie.
Modules Individuels
Des modules très bon marché permettent de recharger des accus Li-Ion individuels à partir du 5V, la plupart du temps issu de l'USB, on en trouve en USB Mini, USB Micro et en USB Type-C. Ils sont souvent basés sur le chip TP4056. D'autres modules, en plus de la charge, refabriquent du 5V à partir de l'accu Li-Ion. Pour un ou deux euros, on peut donc très facilement réutiliser des accus Li-Ion pour fabriquer des 'PowerBank' USB 5V.
Modules BMS
Dès que l'on souhaite réutiliser des accus Li-Ion pour des appareils fonctionnant sous des tensions un peu plus élevées, on va les assembler en série. On utilise alors la terminologie 2S, 3S,... 8S, etc.. pour désigner le nombre d'accus mis en série. Et si l'on met des accus en parallèle pour avoir plus de courant et de puissance, on utilise la terminologie 2P, 3P, etc... Par exemple, une batterie constituée d'une série de trois fois deux accus en parallèle sera notée '3S2P'.
Naturellement pour charger ces séries d'accus à l'intérieur d'un appareil, il faut y installer un chargeur spécifique capables de respecter les cycles de charge et les tensions maximales des batteries individuelles. On ne peut pas se contenter de les alimenter entre les deux bouts de la série en espérant que les accus aient des caractéristiques suffisamment identiques et soient déchargés de façon uniforme. On va alors avoir besoin d'un BMS (Battery Management System). On en trouve vendu en modules, mais il convient de vérifier certains points avant l'achat.
Un BMS pour batteries Li-ion, s'il est bien conçu va avoir plusieurs rôles :
- Charger les batteries en respectant leur cycle de charge (Trickle,CC,CV)
- Protéger les batteries d'une sur-charge en tension
- Protéger les batteries d'une sur-décharge en tension
- Protéger les batteries d'une sur-charge en courant
- Protéger les batteries d'une sur-décharge en courant
- Équilibrer les tensions des batteries
- Surveiller la température des batteries
Tous les modules ne remplissent pas tous ces rôles. Certains peuvent aussi communiquer avec l'appareil qu'ils alimentent et le renseigner sur l'état de la batterie, en général par SMBus ou I2C pour ce qui concerne les notebooks.
Exemples de Modules BMS courants
On les trouve sur les sites marchands. Comme dit précédemment, tous n'ont pas les mêmes caractéristiques et tous ne gèrent pas l'équilibrage.
| Nom du Module | Chip Utilisé | Série | I Max | Equilibrage? |
|---|---|---|---|---|
| HW-391 | TC2120 | 2S | 20A | Oui |
| HW-392 | TC2120 | 2S | 20A | Non |
| HX-3S-JHA10 | 8254AA | 3S | 10A | Oui |
| HX-3S-01 | 8254AA | 3S | 10A | Non |
Modules BMS Type-C
Depuis l'USB Type-C on peut maintenant avoir des modules BMS 2S, 3S, 4S directement connectables sur un chargeur Type-C. Attention toutefois, certains modules peuvent équilibrer les batteries mises en série et d'autres non. Il sera préférable alors d'ajouter un module d'équilibrage, surtout si l'on utilise des batteries de récupération qui peuvent avoir des caractéristiques différentes.
BMS fait maison
On peut aussi s'essayer à fabriquer son propre module de charge et d'équilibrage comme dans la vidéo ci dessous. Le circuit d'équilibrage à base de TL431 qui y est décrit est largement utilisé sur nombre de modules BMS. Attention toutefois, toutes les fonctions d'un bon BMS mentionnées ci-dessus n'y sont pas implémentées !
https://www.youtube.com/watch?v=qRVEJjk5B_g
Méthodologie
Quand on commence à recycler des accus, et en particulier ceux des notebooks, on se trouve vite confronté à un problème : comment organiser le tri et le classement des accus 18650 pour pouvoir les réassocier ensuite et créer des ensembles homogènes.
Marquage des accus
Il est important de marquer les accus pour pouvoir s'y retrouver. Personnellement, j'ai commencé par marquer les accus avec une lettre et un chiffre : A1, A2, etc.. Mais ce marquage montre vite ses limites, car le nombre total d'accus pouvant être répertoriés n'est que de 260. Je suggère plutôt d'utiliser un marquage à deux lettres et un chiffre AA1, AA2 qui permet d'atteindre 6760 accus. Avec deux lettres et deux chiffres on monte à 67600, c'est déjà pas mal chez un particulier.. Les deux lettres pouvant servir aussi à donner une indication de la couleur de l'accu ou du fabricant.
Mesure des accus
Les caractéristiques intéressantes en vue d'une réutilisation future sont la capacité résiduelle (le nombre de milli-ampères heure), et la résistance interne. Le chargeur Opus BT-3100, via son mode de charge Discharge Refresh permet d'estimer la capacité des accus, et son mode Quick Test permet d'en estimer la résistance interne. Les accus de notebooks arrivent souvent assemblés en parallèle par deux, voire par 4. On peut les charger et les mesurer sans les séparer si l'on veut les réutiliser par grappes. On peut aussi laisser en place les lamelles de Nickel sur des accus individuels pour pouvoir y souder des fils facilement.
Accus à problèmes
Si on trouve des doublets d'accus provenant d'une même batterie de notebook ayant des caractéristiques très différentes, il vaut mieux alors les séparer pour voir s'il n'y a pas un des accus qui pose problème. De même, si un doublet a tendance à se décharger à vide, c'est souvent le signe qu'un des accus a un courant de fuite important. Si un accu est déchargé au-delà d'une certaine limite, un chargeur intelligent peut refuser de le charger. On peut parfois contourner ce problème en pré-chargeant l'accu avec un module de charge TP4056, bien moins exigeant sur l'état de l'accu.
Compilation des résultats
Une fois les accus mesurés, une simple feuille de calcul permet de calculer la capacité individuelle moyenne des accus et de les trier.
Réutilisation des accus
Naturellement, il faudra choisir les accus en fonction des applications désirées et prendre toutes les précautions pour protéger les batteries contre les courts-circuits, l'incendie, etc.. et choisir le bon chargeur ou le bon module de charge. Pour les utilisations en série, des accus de capacité et de résistance interne similaires sont évidemment à privilégier.
Les accus 18650 peuvent être réutilisés de plusieurs façons :
- en remplacement d'autres accus de mêmes caractéristiques dans un appareil défectueux
- pour augmenter la capacité d'un appareil, vélo électrique ou trottinette par exemple
- pour rétro-fitter un appareil, par exemple remplacer les NiMH d'une visseuse par des Li-Ion
- en utilisation directe, dans des PowerBanks, ou des lampes-torches
- en 'Home Power Grid', ou 'PowerWall' pour alimenter tout ou partie de sa maison pendant les coupures du secteur, ou pour stocker de l'énergie solaire
Les accus de téléphone mobiles, tablettes, etc.. extra-plats et souvent de bonne capacité peuvent aussi être réutilisés. Pour ceux qui n'ont pas de fils soudés, mais de petits contacts, on peut les raccorder avec des broches à ressort : rechercher 'Pogo Pin Probe' sur les sites marchands
Exemple de réutilisations
Visseuses
Parmi les appareils intéressants à "rétrofitter" avec des batteries Li-Ion, il y a les visseuses qui fonctionnaient avec des accus NiCd ou NiMH. C'est un peu de travail, mais c'est toujours amusant et valorisant de redonner vie à un objet considéré comme un rebut. En combinant plus ou moins d'accus Li-Ion en série, on peut s'approcher de la tension d'alimentation d'origine d'une visseuse. Il faut parfois refabriquer une partie du boîtier container des accus comme sur la photo de ma visseuse Ryobi, la première que j'ai rétrofittée. Sur certains modèles, comme la Mannesmann ci-dessous (Existait aussi sous la marque SKIL), le boîtier d'origine de la batterie est suffisamment grand pour y loger les nouvelles cellules et le BMS. On prendra soin de bien isoler les cellules pour éviter les courts-circuits. Le liège en rouleau est intéressant pour ça car il est à la fois isolant, il résiste assez bien à la chaleur et il est très facile à découper. La question du chargeur est aussi à considérer. Sur la Ryobi, j'ai carrément modifié le chargeur d'origine. Sur la Mannesmann, équipée d'un BMS HX-4S-A20, j'ai inséré un Barrel-Jack standard et j'ai pu utiliser directement un chargeur de notebook, ce qui est doublement intéressant du point de vue recyclage. Au début, j'avais raccordé la visseuse sur la sortie protégée en courant du BMS. Malheureusement quand la visseuse se bloquait, la protection en courant s'activait et il fallait rebrancher le chargeur pour rétablir la tension en sortie. Du coup, j'ai finalement raccordé directement la visseuse sur les accus.
Visseuse Ryobi modifiée
Mannesmann: Installation des accus 4S2P
Mannesmann: Câblage des fils d'équilibrage
Mannesmann: Ajout d'un Barrel-Jack
Mannesmann: Charge avec chargeur de Notebook
