Les batteries Nickel-Fer utilisent un électrolyte aqueux alcalin (potasse) dont la densité ne change pas lors du cyclage. Contrairement aux batteries au plomb, l’électrolyte préserve ainsi les élements internes. Non toxique, sans métaux lourds, la solution peut être changé entièrement sur des longues périodes d’utilisation (> 10 ans) pour raviver les performances.

La conception tubulaire de la batterie, ou les matériaux des électrodes sont enfermés dans des tubes finement percés, assemblés sur des plaques, permet d’avoir une résistance mécanique très élevée (vibration, chocs…). Elles sont quasi-indestructibles.

Les batteries Nickel-Fer sont trés tolérantes aux abus électriques : sur-charges profondes, décharges prolongées à 0%, court-circuitage accidentel. Leur électrolyte aqueux ininflammable joue le rôle de stabilisateur en cas de sur-charge, l’emballement thermique est donc impossible.

Les batteries Nickel-Fer conventionnelles sont souvent décriées pour leur rendement inférieur aux batteries plomb ou li-ion. Dépendant de la SOC,  il varie en réalité entre 72 et 86%, et nécessite un régulateur de charge MPPT correctement configuré. De la même manière, l’auto-décharge en float ne dépasse pas les 0.1% par jour. Il est nécessaire cependant de recharger l’électrolyte tout les 3 mois pour compenser les pertes en eau.

Les batteries Nickel-Fer, au même titre que leur variante au Nickel-Cadmium, sont considérées comme les plus durables du marché. D’une durée de vie supérieure à 30 ans en cyclage quotidien, il existe des cas documentés de batteries Ni-Fe remises en service aprés plus de 70 ans d’inactivité. Elles peuvent être stockées à vide sur de trés longues périodes sans dommage.

La dégradation structurelle des électrodes étant quasi inexistante (la solubilité des éléments dans l’électrolyte est nulle), il n’existe pas de cas documentés de mort subite de Ni-Fe ou de dégradation importante, dans un cadre d’utilisation normale (température ambiante 25° +/- 5°) qui ne puisse être corrigée par un reconditionnement (changement de l’électrolyte).

Le lithium étant hautement réactif, les électrolytes utilisés sont obligatoirement de nature aprotique (sans eau) contenant généralement un sel de lithium (LiPF6) dissous dans un solvant organique (souvent des carbonates) et parfois additivé. Les inconvénients majeurs : l’électrolyte ne peut être changé, est par nature inflammable, pose des problèmes de recyclage évidents, et peut s’altérer sur le long terme.

Les matériaux utilisés sont soit du phosphate de fer lithié (LiFePO4), ou du un mélange d’oxides lithiés de manganèse, de cobalt et de nickel (NMC) associés à une masse négative de graphite. Différents systèmes de protections visant à limiter le risque d’emballement thermique sont incorporés dans la cellule prismatique, de type cylindrique, qui sont assemblées en série (en cas de dommage physique, ou de sur-charge, etc..)

Les batteries lithium sont vulnérables aux surcharges, ne sont pas stockable sur le long-terme à vide, et nécessitent un paramếtrage correct entre le BMS et l’onduleur-chargeur afin d’assurer un parfait fonctionnement et une surveillance constante.

Les systèmes lithium étant non-aqueux, il n’y a pas de réactions parasitaires lors de la charge-décharge, les rendements sont donc extrèmement élevés (>96%) ce qui donne des batteries trés performantes et efficaces. En revanche, l’absence de réactions secondaires font qu’elles ne sont pas auto-régulées, ce qui oblige l’adjonction d’une électronique ad-hoc (BMS) pour assurer la stabilité thermique et éviter tout endommagement liés à des voltages de charge inappropriés.

Bien que l’on dispose d’un recul encore faible, la durée de vie calendaire annoncée  des meilleurs systèmes lithium actuels (Sony Fortelion LFP ou Samsung SDI NMC) avoisinent théoriquement les 20 ans.

Il y’a deux mécanismes actuellement connus. Premièrement, l’augmentation progressive de la résistance interne de la cellule, liée à l’augmentation d’une couche d’élements appelée SEI sur l’électrode qui se forme suite à la dissolution d’élements métalliques de l’électrode (surtout à haute températures, >40°). Deuxièmement, l’oxydation de l’électrolyte et l’altération de sa formule à long terme. Ces mécanismes, sous-tendus par des réactions chimiques complexes, font toujours l’objet d’étude académiques pour tenter de modéliser plus précisement les durées de vie des systèmes lithium.