La premi\u00e8re batterie au plomb \u00e9tanche, ou sans entretien, est apparue au milieu des ann\u00e9es 1970. Les ing\u00e9nieurs ont fait valoir que le terme \"plomb-acide scell\u00e9\" \u00e9tait une erreur d'appellation, car aucune batterie au plomb-acide ne peut \u00eatre totalement scell\u00e9e. Pour contr\u00f4ler l'\u00e9vacuation des gaz lors d'une charge intense et d'une d\u00e9charge rapide, des soupapes ont \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9es pour lib\u00e9rer les gaz en cas d'accumulation de pression. Plut\u00f4t que d'immerger les plaques dans un liquide, l'\u00e9lectrolyte est impr\u00e9gn\u00e9 dans un s\u00e9parateur humidifi\u00e9, une conception qui ressemble aux syst\u00e8mes \u00e0 base de nickel et de lithium. Cela permet de faire fonctionner la batterie dans n'importe quelle orientation physique sans qu'il y ait de fuite.<\/p>\n\n\n\n
La batterie scell\u00e9e contient moins d'\u00e9lectrolyte que la batterie noy\u00e9e, d'o\u00f9 le terme \"sans acide\". L'avantage le plus important de l'acide de plomb scell\u00e9 est peut-\u00eatre sa capacit\u00e9 \u00e0 combiner l'oxyg\u00e8ne et l'hydrog\u00e8ne pour cr\u00e9er de l'eau et emp\u00eacher le dess\u00e8chement pendant le cyclage. La recombinaison se produit \u00e0 une pression mod\u00e9r\u00e9e de 0,14 bar (2psi). La soupape sert d'\u00e9vent de s\u00e9curit\u00e9 si l'accumulation de gaz augmente. Les purges r\u00e9p\u00e9t\u00e9es doivent \u00eatre \u00e9vit\u00e9es, car elles conduisent \u00e0 un ass\u00e8chement \u00e9ventuel. Selon RWTH, Aachen, Allemagne (2018), le co\u00fbt du VRLA est d'environ $260 par kWh.<\/p>\n\n\n\n
Plusieurs types d'accumulateurs au plomb scell\u00e9s ont vu le jour et les plus courants sont les accumulateurs au gel, \u00e9galement connus sous le nom d'accumulateurs au plomb \u00e0 valve (VRLA), et les accumulateurs \u00e0 matelas de verre absorbant (AGM). La pile au gel contient un gel de type silice qui suspend l'\u00e9lectrolyte dans une p\u00e2te. Les batteries plus petites, d'une capacit\u00e9 maximale de 30 Ah, sont souvent appel\u00e9es SLA (sealed lead acid). Emball\u00e9es dans un conteneur en plastique, ces batteries sont utilis\u00e9es pour les petits onduleurs, l'\u00e9clairage d'urgence et les fauteuils roulants. En raison de son prix peu \u00e9lev\u00e9, de sa fiabilit\u00e9 et de sa faible maintenance, la SLA reste le choix privil\u00e9gi\u00e9 pour les soins de sant\u00e9 dans les h\u00f4pitaux et les maisons de retraite. La batterie VRLA, plus volumineuse, est utilis\u00e9e comme source d'alimentation de secours pour les tours de relais cellulaires, les centres Internet, les banques, les h\u00f4pitaux, les a\u00e9roports et bien plus encore.<\/p>\n\n\n\n
L'AGM suspend l'\u00e9lectrolyte dans un mat de verre sp\u00e9cialement con\u00e7u. Elle offre plusieurs avantages par rapport aux syst\u00e8mes au plomb, notamment une charge plus rapide et des courants de charge \u00e9lev\u00e9s instantan\u00e9s sur demande. L'AGM fonctionne mieux comme batterie de milieu de gamme avec des capacit\u00e9s de 30 \u00e0 100 Ah et convient moins aux grands syst\u00e8mes, tels que les onduleurs. Les utilisations typiques sont les batteries de d\u00e9marrage pour les motos, la fonction d\u00e9marrage-arr\u00eat pour les voitures micro-hybrides, ainsi que la marine et les v\u00e9hicules de loisirs qui ont besoin d'un certain nombre de cycles.<\/p>\n\n\n\n
Avec les cycles et l'\u00e2ge, la capacit\u00e9 de l'AGM diminue progressivement ; le gel, quant \u00e0 lui, a une courbe de performance en forme de d\u00f4me et reste plus longtemps dans la plage de haute performance, puis chute brusquement vers la fin de sa dur\u00e9e de vie. L'AGM est plus cher que les batteries \u00e0 \u00e9lectrolyte liquide, mais moins cher que le gel. (Le gel serait trop cher pour une utilisation avec d\u00e9marrage\/arr\u00eat dans les voitures).<\/p>\n\n\n\n
Contrairement \u00e0 la batterie inond\u00e9e, la batterie plomb-acide scell\u00e9e est con\u00e7ue avec un faible potentiel de surtension pour emp\u00eacher la batterie d'atteindre son potentiel de g\u00e9n\u00e9ration de gaz pendant la charge. Une charge excessive provoque un d\u00e9gagement gazeux, un d\u00e9gazage et, par la suite, un \u00e9puisement de l'eau et un ass\u00e8chement. Par cons\u00e9quent, les batteries au gel, et en partie aussi les batteries AGM, ne peuvent pas \u00eatre charg\u00e9es \u00e0 leur plein potentiel et la limite de tension de charge doit \u00eatre fix\u00e9e \u00e0 un niveau inf\u00e9rieur \u00e0 celui d'une batterie inond\u00e9e. Ceci s'applique \u00e9galement \u00e0 la charge flottante en pleine charge. En ce qui concerne la charge, le gel et l'AGM ne remplacent pas directement les batteries \u00e0 \u00e9lectrolyte liquide. S'il n'existe pas de chargeur sp\u00e9cifique pour l'AGM avec des r\u00e9glages de tension inf\u00e9rieurs, d\u00e9connectez le chargeur apr\u00e8s 24 heures de charge. Cela permet d'\u00e9viter le d\u00e9gagement de gaz d\u00fb \u00e0 une tension de flottaison trop \u00e9lev\u00e9e. (Voir BU-403 : Chargement des batteries plomb-acide)<\/p>\n\n\n\n
La temp\u00e9rature de fonctionnement optimale d'une batterie VRLA est de 25\u00b0C (77\u00b0F) ; chaque augmentation de 8\u00b0C (15\u00b0F) au-dessus de ce seuil de temp\u00e9rature r\u00e9duit de moiti\u00e9 la dur\u00e9e de vie de la batterie. (Voir BU-806a : Comment la chaleur et la charge affectent la dur\u00e9e de vie de la batterie) Les batteries au plomb sont \u00e9valu\u00e9es pour un taux de d\u00e9charge de 5 heures (0,2C) et de 20 heures (0,05C). La batterie est plus performante lorsqu'elle est d\u00e9charg\u00e9e lentement ; les relev\u00e9s de capacit\u00e9 sont nettement plus \u00e9lev\u00e9s lors d'une d\u00e9charge lente qu'au taux de 1C. L'acide de plomb peut cependant d\u00e9livrer des courants d'impulsion \u00e9lev\u00e9s de plusieurs C pendant seulement quelques secondes. L'acide de plomb convient donc parfaitement comme batterie de d\u00e9marrage, \u00e9galement connue sous le nom de \"starter-light-ignition\" (SLI). La teneur \u00e9lev\u00e9e en plomb et l'acide sulfurique font que l'acide de plomb n'est pas respectueux de l'environnement.<\/p>\n\n\n\n
Les batteries au plomb sont g\u00e9n\u00e9ralement class\u00e9es en trois cat\u00e9gories : Automobile (d\u00e9marreur ou SLI), \u00e9nergie motrice (traction ou cycle profond) et stationnaire (UPS).<\/p>\n\n\n\n
Batteries de d\u00e9marrage<\/strong> Les batteries de d\u00e9marrage ont une r\u00e9sistance interne tr\u00e8s faible, obtenue par l'ajout de plaques suppl\u00e9mentaires pour une surface maximale (figure 1). Les plaques sont minces et le plomb est appliqu\u00e9 sous forme d'\u00e9ponge qui a l'apparence d'une fine mousse, ce qui augmente encore la surface. L'\u00e9paisseur des plaques, qui est importante pour une batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde, l'est moins car la d\u00e9charge est courte et la batterie est recharg\u00e9e pendant la conduite ; l'accent est mis sur la puissance plut\u00f4t que sur la capacit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n Batterie de d\u00e9marrage<\/p>\n\n\n Batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde<\/p>\n\n\n Il existe des batteries combin\u00e9es de d\u00e9marrage et \u00e0 d\u00e9charge profonde pour les camions, les autobus, les v\u00e9hicules de s\u00e9curit\u00e9 publique et les v\u00e9hicules militaires, mais ces unit\u00e9s sont grandes et lourdes. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, plus la batterie est lourde, plus elle contient de plomb et plus sa dur\u00e9e de vie est longue. Le tableau 3 compare la dur\u00e9e de vie typique des batteries de d\u00e9marrage et des batteries \u00e0 d\u00e9charge profonde lorsqu'elles sont soumises \u00e0 un cycle profond. La figure 4 illustre les caract\u00e9ristiques du plomb-acide et du Li-ion. Les deux chimies ont des performances similaires en mati\u00e8re de d\u00e9marrage \u00e0 froid. L'acide au plomb est l\u00e9g\u00e8rement meilleur en W\/kg, mais le Li-ion offre de grandes am\u00e9liorations en termes de dur\u00e9e de vie, une meilleure \u00e9nergie sp\u00e9cifique en Wh\/kg et une bonne acceptation de la charge dynamique. L'inconv\u00e9nient du Li-ion est son co\u00fbt \u00e9lev\u00e9 par kWh, son recyclage complexe et son bilan de s\u00e9curit\u00e9 moins brillant que celui de l'acide au plomb.<\/p>\n\n\n\n
La batterie de d\u00e9marrage est con\u00e7ue pour faire tourner un moteur avec une charge momentan\u00e9e de forte puissance pendant une seconde environ. Pour sa taille, la batterie est capable de fournir un courant \u00e9lev\u00e9, mais elle ne peut pas faire l'objet d'une d\u00e9charge profonde. Les batteries de d\u00e9marrage sont not\u00e9es en Ah ou RS (capacit\u00e9 de r\u00e9serve) pour indiquer la capacit\u00e9 de stockage de l'\u00e9nergie, ainsi qu'en CCA (cold cranking amps) pour indiquer le courant qu'une batterie peut d\u00e9livrer \u00e0 froid. La norme SAE J537 sp\u00e9cifie 30 secondes de d\u00e9charge \u00e0 -18\u00b0C (0\u00b0F) \u00e0 l'amp\u00e8re CCA nominal sans que la tension de la batterie ne descende en dessous de 7,2 volts. RC refl\u00e8te l'autonomie en minutes \u00e0 une d\u00e9charge constante de 25 (SAE signifie Society of Automotive Engineers). Voir aussi BU-902a : Comment mesurer l'amp\u00e8re CCA.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/image-7.png\")
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Figure 1 : Batterie de d\u00e9marrage.
La batterie de d\u00e9marrage comporte de nombreuses plaques minces en parall\u00e8le afin d'obtenir une faible r\u00e9sistance avec une surface \u00e9lev\u00e9e.
La batterie de d\u00e9marrage ne permet pas d'effectuer des cycles profonds. Avec l'aimable autorisation de Cadex
Batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde
La batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde est con\u00e7ue pour fournir une alimentation continue aux fauteuils roulants, aux voitures de golf, aux chariots \u00e9l\u00e9vateurs, etc. Cette batterie est con\u00e7ue pour une capacit\u00e9 maximale et un nombre de cycles raisonnablement \u00e9lev\u00e9. Pour ce faire, les plaques de plomb sont \u00e9paisses (figure 2). Bien que la batterie soit con\u00e7ue pour le cyclage, les d\u00e9charges compl\u00e8tes induisent toujours un stress et le nombre de cycles est li\u00e9 \u00e0 la profondeur de d\u00e9charge (DoD). Les batteries \u00e0 d\u00e9charge profonde sont indiqu\u00e9es en Ah ou en minutes d'autonomie. La capacit\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9valu\u00e9e pour une d\u00e9charge de 5 heures et de 20 heures.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/image-8.png\")
<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Figure 2 : Batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde.
La batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde a des plaques \u00e9paisses pour am\u00e9liorer les capacit\u00e9s de cyclage.
La batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde permet g\u00e9n\u00e9ralement environ 300 cycles. Avec l'aimable autorisation de Cadex
Une batterie de d\u00e9marrage ne peut pas \u00eatre remplac\u00e9e par une batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde et vice versa. Bien qu'une personne \u00e2g\u00e9e inventive puisse \u00eatre tent\u00e9e d'installer une batterie de d\u00e9marrage au lieu d'une batterie \u00e0 d\u00e9charge profonde plus co\u00fbteuse sur son fauteuil roulant pour \u00e9conomiser de l'argent, la batterie de d\u00e9marrage ne durerait pas parce que les plaques minces en forme d'\u00e9ponge se dissoudraient rapidement en cas de cycles profonds r\u00e9p\u00e9t\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n
Une d\u00e9charge de 100% correspond \u00e0 une d\u00e9charge compl\u00e8te ; 50% correspond \u00e0 la moiti\u00e9 et 30% \u00e0 une d\u00e9charge mod\u00e9r\u00e9e avec 70% restantes.
Plomb-acide ou Li-ion dans votre voiture ?
Depuis que Cadillac a introduit le moteur de d\u00e9marrage en 1912, les batteries au plomb ont fait leurs preuves. Thomas Edison a tent\u00e9 de remplacer l'acide de plomb par le nickel-fer (NiFe), mais l'acide de plomb a pr\u00e9valu en raison de sa nature robuste et indulgente, ainsi que de son faible co\u00fbt. Aujourd'hui, l'acide de plomb utilis\u00e9 comme batterie de d\u00e9marrage dans les v\u00e9hicules est remis en question par le Li-ion.<\/p>\n\n\n\n