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Documentation technique

> Introduction

> Principes de fonctionnement des batteries plomb acide

> Classification des batteries plomb-acide

> Types de construction des batteries

> Durées de vie

 


> Introduction
La technologie des batteries a connu de nombreux changements au fil des ans, poussé par la nécessité de réduire les dimensions et les masses des batteries avec la même énergie stockée.
Bien que différents types de batteries ont été introduites sur le marché au cours des années (Nickel Cadmium, Nickel Metal Hydride, Lithium Ion, etc, etc), les batteries plomb acide, après plus d'un siècle de service honorable, sont encore largement utilisés dans diverses secteurs.
En particulier, dans le secteur automobile (batterie de démarrage et / ou électrique) et maritime ce type de batterie est encore irremplaçable, en grande partie grâce à un ratio prix / performance très compétitif et à une fiabilité extrêmement élevé.

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> Principes de fonctionnement des batteries au plomb acide
Une batterie plomb / acide est en interne composée d'une série de cellules. Par exemple, une batterie 12V a 6 cellules de 2V en série.
Chaque cellule est à son tour composé d'une électrode positive (barre de dioxyde de plomb bar), une électrode négative (barre de plomb) et un électrolyte (solution d'eau distillée et d'acide sulfurique) contenant des ions de soufre (chargée négativement) et des ions de hydrogène (chargés positivement).
Lorsque la batterie est relié à une charge électrique (par exemple une ampoule), les ions se déplacent vers les électrodes respectives pour disposer de leur charge électrique. Par conséquent, un niveau plus élevé de décharge de la batterie abaisse la concentration des ions dans l'électrolyte.
D'autre part, charger la batterie renverse le processus de décharge décrit ci-dessus, puisque le plomb sulfaté est transformé en plomb et en oxyde de plomb, respectivement sur l'électrode négative et positive de la cellule plomb-acide.

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> Classification des batteries plomb-acide
Ci-dessous, un survol des principaux champs d'application des batteries plomb-acide :

Batteries de démarrage (Starting):
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Ces batteries (parfois aussi appelée SLI - Starting, Lighting, Ignition) sont généralement utilisés pour le démarrage et le fonctionnement des moteurs à combustion interne. Par conséquent, la principale caractéristique de ces batteries est précisément d'être capable de fournir de forts courants de l'ordre de plusieurs dizaines d'ampères, pour un temps relativement court (quelques secondes) pendant le démarrage d'un moteur à combustion.
Ce type de batterie est caractérisée par la présence d'un grand nombre d'électrodes plus ou moins subtiles, afin de maximiser la surface de contact entre l'électrode et l'électrolyte, pour fournir des courants électriques très intenses pour de courtes périodes.

Batteries de traction (Deep Cycle):
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Ces batteries sont spécialement conçus pour être déchargés jusqu'à 80% et trouvent leur utilisation principale dans le champ de la traction électrique (par exemple pour des voiturettes électriques sur les terrains de golf ou pour des chariots élévateurs).
Ils ont généralement des électrodes mécaniquement plus robustes que les batteries de démarrage, afin de résister à un nombre plus élevé de cycles de charge/décharge et jusqu'à 80% des déchargements.

Batteries marines:
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Beaucoup de batteries pour une utilisation marine sont une sorte de «hybride» avec des caractéristiques intermédiaires entre celles des batteries de démarrage et des batteries de traction. Les électrodes sont généralement plus robustes que les batteries de démarrage bien plus fine que les batteries deep-cycle. Habituellement les fabricants recommandent que ces batteries ne sont pas déchargées plus de 50%.

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> Types de construction des batteries
Ci-dessous, un survol des principaux types de batteries plomb-acide :

Batteries standard / scellés (MF)
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La plupart des batteries sont de ce type et sont caractérisées par deux électrodes (positives et négatives) immergé dans un électrolyte liquide (une solution d'eau distillée et d'acide sulfurique). Les batteries standard ont capuchons amovibles pour permettre le rétablissement du niveau d'électrolyte, tandis que les scellés (MF - Maintenance Free - sans entretien) sont constitués de trous de ventilation qui généralement ne peuvent pas être enlevé et qui permettent au gaz générés pendant la recharge de la batterie à se disperser dans l'air à l'extérieur de la batterie.
Par conséquent, les batteries MF ne sont pas totalement étanches et il est important d'éviter de les surcharger. Sinon, l'électrolyte va s'évaporer prématurément, en provoquant une réduction significative de la vie de la batterie.
Certains (pas beaucoup) batteries scellés ont des capuchons spéciaux qui peuvent convertir l'hydrogène et l'oxygène généré pendant le processus de chargement (surtout en cas de surcharge) dans l'eau afin de réduire les pertes de l'électrolyte aussi jusqu'à environ 90-95%.
Un bon nombre de batteries à cycle profond utilise des électrodes plomb-calcium ou plomb-antimoine, afin d'augmenter la vie des batteries et la résistance mécanique des plaquettes.

Batteries au Gel
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Les batteries au gel contiennent électrolyte gélifié par l'ajout de gel de silice: ce qui rend l'électrolyte (solution acide constitué d'eau et d'acide sulfurique) une masse solide et gélatineuse.
Le principal avantage de ces batteries, c'est qu'il est absolument impossible qui libèrent des acides, même si vous rompez l'enveloppe ou si elles ont été renversées.
Par conséquent, même ces batteries sont étanches et ne nécessitent pas aucun entretien (par exemple la rétablissement périodique du niveau de l'électrolyte).
Cependant, ils présentent quelques inconvénients: ils doivent être chargés avec des tensions et des courants inférieurs que les autres batteries, sinon il ya la possibilité d'une formation des bulles de gaz dans l'électrolyte en gel, qui peuvent endommager définitivement la batterie. C'est donc important d'éviter de les charger avec un chargeur rapide et économique.

AGM (VRLA)
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Ce type de batteries scellées sont caractérisés par un électrolyte solide de type AGM (Absorbed Glass Mat, qui est une fibre de verre très fin composé de bore-silicium "imbibé" d'acide - une solution d'eau et d'acide sulfurique) entre les électrodes.
Par conséquent, ces batteries sont très sûrs car ils garantissent qu'il n'y a pas de déversement d'acide, même si cassé.
Presque toutes les batteries AGM sont aussi de type VRLA (Valve Regulated Lead Acid) : cela signifie que la batterie a une petite valve qui maintient une pression légèrement positive à l'intérieur de la batterie par rapport à l'environnement extérieur (atmosphère). Ces batteries sont donc légèrement sous pression.
Comme on peut facilement l'imaginer, ces batteries ont tous les avantages des batteries au gel, mais pas ses limites, car elles peuvent supporter des courants de charge plus élevée : ils peuvent être rechargées comme les batteries standard (ou MF).
Une autre caractéristique importante est que ces batteries sont "recombinant", c'est à dire que l'oxygène et l'hydrogène formé lors de la charge sont recombinés à nouveau générer des eau (avec une efficacité supérieure à 90%) directement à l'intérieur de la batterie, en assurant une très légère perte d'eau pendant toute la durée de la batterie.

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> Durées de vie
La durée de vie d'une batterie peut varier considérablement en fonction de plusieurs facteurs. Les plus importants sont le bon usage et le bon entretien (recharge). Les principales raisons qui peuvent provoquer la "mort" prématuré d'une batterie sont les suivantes :

  1. Laisser la batterie inactive (sulfatation pour autodécharge).
    La moyenne quotidienne d'autodécharge d'une batterie correspond à environ 0,5/1% de sa capacité. De plus, en particulier avec les véhicules saisonniers (motos, bateaux), les batteries restent inutilisés et ils doivent fournir plusieurs appareils (antivol, horloge, antidémarrage...) : la batterie est déchargée lentement et régulièrement par ces dispositifs.
    La sulfatation est un phénomène physique qui consiste en la formation de cristaux de sulfate de plomb à l'intérieur de la batterie. Il est l'une des causes les plus communes de la substitution de la batterie
    Ce processus (sulfatation) est pratiquement irréversible et condamné la batterie à une fin prématuré facilement évitable si la batterie a été maintenu toujours à 95-100% de sa charge pendant la période d'inactivité du véhicule.
  2. Maintenir le batterie partiellement déchargée (sulfatation progressive)
    Laisser une batterie plomb acide partiellement déchargée provoque une accumulation de cristaux de plomb-soufre suffisamment grands et profonds qu'il ne peuvent plus être enlevés durant le chargement. Ce processus (sulfatation) est pratiquement irréversible et condamné la batterie à une fin prématuré facilement évitable si la batterie a été maintenu toujours à 95-100% de sa charge pendant la période d'inactivité du véhicule.
  3. Décharge des batteries au-delà de leur limite (corrosion des électrodes)
    La décharge de la batterie au-delà de ses limites est un autre tueur. Chaque fois qu'elle est déchargée de cette façon, une fraction des électrodes se corrodent et se dépose sur le fond de la batterie.
    Évidemment, cela provoque une baisse progressive de surface d'échange entre l'électrolyte et l'électrode à l'intérieur de la batterie avec une plus faible résistance mécanique des électrodes.
  4. Surcharge (destruction du électrolyte)
    Surcharger la batterie est une erreur grave et insidieuse dans le même temps, parce que ses effets ne sont souvent pas visibles à l'utilisateur inexpérimenté, qui achète chargeurs à courant constant : si le chargeur de batterie fournit un courant trop élevée durant les différentes phases de charge, ce qui provoque l'évaporation dans un court laps de temps (heures) de l'électrolyte dans les batteries standard (scellées ou MF), ou la formation de cavités (bulles de gaz) dans l'électrolyte des batteries au gel.

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LES CHARGEURS BC
POUR BATTERIES AU PLOMB-ACIDE
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LES CHARGEURS BC
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BC SMART battery charger and maintainer Chargeur et Testeur de batterie BC BRAVO
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Chargeur de batterie et mainteneur de charge BC SMART 5000 Chargeur de batterie et mainteneur de charge BC SMART 10000
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