CARICABATTERIE

TYPES DE BATTERIES

Dans le monde des chargeurs de batteries Telwin, tout tourne autour des batteries utilisées pour fournir de l’énergie aux véhicules. Vous trouverez ci-dessous une description synthétique des principales caractéristiques des différentes technologies de construction des batteries utilisées dans le secteur de l’Automobile.

Batteries WET de type traditionnel à acide libre (flooded)

Les batteries “WET” de type traditionnel à acide libre (flooded) sont des accumulateurs du type au Plomb-acide qui sont constitués principalement des éléments suivants (voir photo FIAMM TITANIUM):

 

  • Conteneur (monobloc) en matière plastique (polypropylène - PP/PE) à l’intérieur duquel on trouve 6 cellules identiques (batterie à 12V) isolées entre elles.

 

  • Groupe de plaques formé d’un nombre défini de plaques positives et négatives (électrodes) qui varie en fonction des dimensions de la cellule et des données de plaquette (capacité et courant de démarrage à froid) de la batterie. Les groupes de plaques sont placés à l’intérieur de chacune des cellules et reliées entre eux en série de façon à former la batterie à 12V.

 

  • Séparateurs en polyéthylène (PE) normalement du type en sachet qui sont interposés entre une plaque positive et une plaque négative et servent à éviter le contact direct entre les deux électrodes de signe opposé, qu’un court-circuit se génère causant la rupture de la batterie.

 

  • Électrolyte il s’agit d’une solution d’acide sulfurique (H2SO4) diluée avec de l’eau, dans laquelle sont immergés les groupes de plaques, nécessaire pour qu’advienne la réaction électrochimique à l’intérieur des cellules qui sont à la base du fonctionnement de la batterie au Pb-acide.

 

  • Barrettes de liaison en plomb ou en alliages de plomb qui servent à souder ensemble toutes les plaques du même signe et à brancher en série les six cellules dans une batterie à 12V.

 

  • Couvercle (mono couvercle) en matière plastique (polypropylène - PP/PE) à l’intérieur duquel on trouve 6 cellules identiques (batterie à 12V) isolées entre elles. Le couvercle est soudé au monobloc à travers un procédé de thermo-soudage qui garantit une parfaite étanchéité mécanique entre les deux composants. Les couvercles peuvent être du type à dégazage centralisé (les gaz produits en phase de charge à l’intérieur de la batterie sont expulsés à l’extérieur à travers un unique trou d’évacuation présent sur un des deux côtés courts de la batterie) ou du type pour bouchons individuels à vis et/ou à pression sur lequel l’évacuation des gaz s’effectue à travers un trou présent sur la partie supérieure de chaque bouchon.

 

  • Bouchons d’évacuation il s’agit de bouchons qui peuvent être individuels (à vis) ou multiples (à pression) et qui servent à fermer les trous présents sur le couvercle nécessaires pour le premier remplissage de la batterie avec l’électrolyte en phase de première charge. Les fonctions primaires des bouchons sont de permettre le dégazage correct à l’extérieur des gaz produits à l’intérieur de la batterie en phase de charge et de permettre l’ajustement avec de l’eau distillée quand cela est nécessaire et possible.

 

  • Des terminaux positif et négatif, sont placés sur la partie supérieure du couvercle de la batterie. Produits en alliage de plomb et normalement de type conique, ils ont des dimensions normées et différentes entre le positif et le négatif de façon à permettre le branchement correct de la batterie à l’utilisateur (charge) externe.

 

Les batteries wet à acide libre (flooded) en fonction de la technologie de construction des électrodes (plaques positives et négatives) sont classées principalement en trois macro catégories:

 

  1. Batteries à entretien ordinaire: qui ont l’alliage des deux grilles des plaques positives et négatives en plomb-antimoine (PbSb/PbSb) et qui nécessitent d’une vérification périodique des niveaux d’électrolyte à l’intérieur de chaque cellule et du réajustement par rajout d’eau distillée uniquement (jamais d’acide) à travers les bouchons d’évacuation prévus à cet effet sur le couvercle.

 

  1. Batteries à entretien réduit, appelées aussi à “Technologie Hybride”: qui ont l’alliage de la grille positive en plomb-antimoine mais à bas contenu antimonial (PbSb) et l’alliage de la grille négative en plomb-calcium (PbCa). Ces batteries présentent une “consommation d’eau” en surcharge plus réduite par rapport à celle des batteries à entretien ordinaire, c’est pourquoi le rétablissement des niveaux d’électrolyte est effectué seulement quand cela sert et en conditions d’exercice particulières (températures d’exercice élevées, surcharge prolongée, etc.). Dans ce cas aussi, le réajustement doit être fait en rajoutant seulement de l’eau distillée (jamais acide) à travers les bouchons d’évacuation prévus à cet effet sur le couvercle.

 

  1. Batteries sans entretien (SM), appelées aussi Maintenance Free (MF) sur ces batteries, les grilles des plaques positives et négatives sont produites avec des alliages de plomb sans antimoine et peuvent être de type plomb/calcium/étain (PbCaSn) ou plomb/calcium/étain/argent (PbCaSnAg) pour la positive et plomb/calcium (PbCa) pour la négative. Dans ces batteries, la consommation d’eau pour surcharge est très basse, il n’est donc pas nécessaire, en conditions normales d’utilisation, de rajuster le niveau. Normalement, elles ne possèdent pas de bouchons visibles pouvant être inspectés directement. Les batteries sans entretien présentent souvent un composant supplémentaire appelé “œil magique” (Magic Eye) qui est normalement placé sur le couvercle à proximité de la troisième cellule de la batterie et qui fournit une indication approximative sur les conditions de la batterie:

 

a) Couleur VERT: batterie CHARGÉE

b) Couleur GRIS FONCÉ: batterie DÉCHARGÉE

c) Couleur BLANC: Niveau d’électrolyte très bas (batterie à substituer)

Batteries WET à acide libre de type AFB (Advanced Flooded Battery)

Il s’agit de batteries au Pb-acide de dernière génération dont le design se fonde sur l’évolution technologique des batteries traditionnelles à acide libre sans entretien. Ces batteries ont été développées au cours de ces dernières années pour l’application sur des voitures Micro Hybrid avec des systèmes Start&Stop. Les caractéristiques principales de construction qui différencient les batteries AFB des batteries traditionnelles à acide libre sont : plus de réserve d’électrolyte sur les plaques, plaques négatives avec alliages particuliers des grilles et matériaux actifs optimisés pour la fonction spécifique, séparateurs à double couche pour augmenter la durée aux cycles de charge/décharge en modalité Start&Stop, augmentation de la résistance à la corrosion des électrodes (plaques). Les principaux avantages par rapport aux batteries traditionnelles à acide libre sans entretien sont : haute résistance aux cycles de décharge et de charge, puissance de démarrage élevée en particulier aux basses températures, cycle de vie plus long (quand il est mesuré en termes d’output énergétique), aucun entretien.

 

Voir photo batterie FIAMM Ecoforce AFB.

Batteries VRLA AGM

Les batteries du type VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery) avec technologie AGM (Absorbent Glass Mat) sont des batteries au Pb-acide avec alliages de la grille positive PbCaSn et négative PbCa et sont les uniques batteries complètement sans entretien.

 

La principale caractéristique qui distingue une batterie VRLA AGM d’une batterie traditionnelle à acide libre est la technologie de la recombinaison des gaz. Le principe de fonctionnement de ces batteries se base sur le cycle de “recombinaison de l’oxygène”.

 

Dans une batterie traditionnelle au plomb, à acide libre, durant la phase de recharge on a une dissociation de l’eau dans les deux gaz qui la composent : hydrogène et oxygène. Les deux gaz sortent des bouchons du couvercle et le niveau de l’électrolyte diminue de façon correspondante à l’intérieur de la batterie.

 

En revanche, dans les batteries VRLA AGM à recombinaison, l’acide est retenu dans un séparateur spécial microporeux en microfibre de verre (Absorbent Glass Mat) imprégné d’une quantité contrôlée d’électrolyte en phase de production. L’oxygène libéré par la plaque positive suite à la dissociation de l’eau, durant la phase de recharge, peut migrer jusqu’à la plaque négative par laquelle il est fixé pour se recombiner ensuite avec l’hydrogène, rétablissant l’eau qui s’était dissociée.

 

Un cycle électrochimique fermé s’instaure ainsi qui au début et en conditions normales d’utilisation, ne génère aucune émission de gaz à l’extérieur et / ou de consommation d’eau.

 

En cas de surcharge de la batterie et d’un important dégagement conséquent de gaz à l’intérieur, l’excès est éliminé grâce à l’ouverture d’une soupape de sécurité placée à l’intérieur du couvercle sur chaque cellule. Cette soupape est conçue pour s’ouvrir à des pressions d’environ 0,2 bar sur une batterie nouvelle, mais en conditions d’utilisation normale, elle est fermée car elle doit empêcher l’entrée d’air à l’intérieur de la batterie (l’oxygène irait décharger la plaque négative). C’est la raison pour laquelle ces batteries sont identifiées comme VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries ; batteries au plomb-acide réglées par des soupapes) avec technologie AGM (Absorbent Glass Mat ; à électrolyte absorbée).

 

Il est donc clair qu’il ne faut jamais tenter d’ouvrir le couvercle pour éviter d’endommager les soupapes.

 

 

Les batteries VRLA AGM bénéficient d’une plus grande résistance aux températures extrêmes, aux cycles de décharge et de charge, aux vibrations et aux chocs mécaniques. Elles sont complètement exemptes d’entretien et ont en outre une meilleure caractéristique d’acceptation de la charge, en particulier de celle de type dynamique, et une plus grande puissance de démarrage par rapport aux batteries traditionnelles à acide libre.

 

Ces batteries sont très adaptées pour l’application sur des voitures Micro Hybrid avec systèmes Start&Stop + B.E.R. et c’est la raison de leur grande diffusion au cours de ces dernières années.

 

 

Voir photo batterie FIAMM Ecoforce AGM.

Batteries au GEL

Les batteries au GEL représentent une des deux technologies de production des batteries au Pb-acide de type VRLA. La différence substantielle entre les batteries AGM et GEL est que dans ces dernières, l’électrolyte ne se présente pas sous forme liquide mais elle est contenu dans un gel de silice spécial dans lequel est immergé le groupe de plaques tandis que dans les batteries AGM l’électrolyte est entièrement absorbée dans le séparateur spécial en microfibre de verre.

 

Les batteries au GEL ne sont normalement pas utilisées pour des applications de démarrage dans le secteur automobile car les hautes températures de travail à l’intérieur du compartiment moteur des véhicules à moteur thermique génèrent une augmentation significative du volume du gel avec répercussions sur les prestations électriques et sur la durée de vie de la batterie. D’autre part, les températures très basses provoquent une concentration du GEL à l’intérieur de la cellule qui cause une augmentation de la résistance interne de la batterie, ceci se répercute négativement sur le courant initial de démarrage à froid (-18°C) qui est sensiblement réduit par rapport au courant des batteries avec technologie AGM ou à acide libre.

 

 

Les batteries au GEL sont donc plus adaptées à des applications d’énergie que de puissance. Elles sont utilisées en applications industrielles où l’on demande une résistance élevée aux cycles de décharge et de charge et / ou de vie en tampon. Elles sont aussi employées pour l’alimentation des services de bord dans le secteur de la nautique et du temps libre (Camper) en alternative aux batteries AGM.

 

 

 

 

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