Termes de la batterie
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Termes et définitions des batteries

Plongeons dans le vif du sujet !

Le résumé suivant est une version abrégée des termes relatifs aux piles utilisés dans la vie quotidienne avec les piles et la technologie des piles. Il n’est pas exhaustif et est conçu pour fournir au profane une compréhension de base des termes relatifs aux batteries. Il doit permettre au non-expert de comprendre les informations fournies par les fabricants et les vendeurs de piles afin de faciliter la confiance dans les discussions avec ces organisations lors de l’achat de piles.

Termes relatifs aux batteries

  • AC
    Le courant alternatif est la condition dans laquelle le mouvement de la charge électrique dans un conducteur est périodiquement inversé.
  • Acide
    Un produit chimique qui peut libérer des ions hydrogène lorsqu’il est mélangé à de l’eau. L’acide sulfurique, H2SO4, est utilisé comme électrolyte dans une batterie au plomb.
  • Accumulateur
    Une batterie ou une pile rechargeable.
  • Matière active
    Les produits chimiques d’une batterie qui produisent et stockent des électrons dans une cellule électrochimique pour les libérer sous forme d’énergie électrique. La matière active réagit avec l’électrolyte lors de la décharge pour fournir des électrons de valence provenant des réactions d’oxydation et de réduction qui se produisent aux électrodes positive et négative.
  • AGM (Absorbent Glass Mat)
    Il s’agit d’un terme souvent appliqué à un type d’accumulateur au plomb étanche et recombiné qui utilise un matériau séparateur non tissé composé presque entièrement de microfibres de verre qui absorbe et retient l’électrolyte entre les plaques d’une cellule. L’AGM est en fait le matelas de verre de la cellule qui est fortement comprimé afin de garantir qu’il absorbe la quantité correcte d’acide et qu’il maintienne la pression sur la matière active pour éviter la perte de contact entre l’AM et les grilles de la plaque.
  • Ampère (Amp, A)
    L’unité de mesure du débit d’électrons dans un circuit. 1 ampère = 1 coulomb par seconde.
  • Ampère-heure (Amp-hrs, Ah) : Unité de mesure de la capacité de stockage électrique d’une batterie, obtenue en multipliant le courant en ampères par le temps en heures de décharge. (Exemple : Une batterie qui fournit 5 ampères pendant 20 heures fournit 5 ampères x 20 heures = 100 ampères-heures de capacité).
  • Anode : L’électrode négative d’une pile. L’anode perd des électrons pendant la décharge (oxydation) et en gagne pendant la charge (réduction).
  • Batterie: Une ou plusieurs cellules électrochimiques reliées électriquement en série ou en parallèle par des connexions intercellulaires.
  • BMS : Système électronique qui surveille un bloc de batteries afin de maximiser sa durée de vie et de le protéger contre les dommages dus à des facteurs tels que la surcharge et la sous-charge, le déséquilibre des cellules individuelles et les variations extrêmes de température. Le bloc-piles doit également assurer une fonction de sécurité et permettre la communication avec d’autres appareils.
  • Charge d’appoint : Une ou plusieurs charges supplémentaires courtes et rapides appliquées à une batterie, normalement au cours d’un cycle d’entretien, pour s’assurer qu’elle remplira sa fonction d’application.
  • Groupe BCI : Le numéro de groupe du Battery Council International (BCI) identifie une batterie par ses caractéristiques physiques et électriques. Les dimensions (L x l x H), la tension, la polarité de la disposition des bornes, ainsi que la forme et le type des bornes. Cette caractérisation permet à l’acheteur d’identifier une batterie qui conviendra à son véhicule.
  • Capacité : La capacité d’une batterie est spécifiée comme étant le nombre d’ampères-heures que la batterie peut fournir à un taux de décharge et une température spécifiques. La capacité d’une batterie n’est pas une valeur constante et on constate qu’elle diminue avec l’augmentation du taux de décharge. La capacité d’une batterie est affectée par un certain nombre de facteurs tels que le poids de la matière active, la densité de la matière active, l’adhérence de la matière active à la grille, le nombre, la conception et les dimensions des plaques, l’espacement des plaques, la conception des séparateurs, la gravité spécifique et la quantité d’énergie disponible. l’électrolyte, les alliages de la grille, la tension limite finale, le taux de décharge, la température, la résistance interne et externe, l’âge et la durée de vie de la batterie.
  • Cathode: L’électrode positive d’une cellule. La cathode gagne des électrons pendant la décharge (réduction) et en perd pendant la charge (oxydation).
  • Cellule: abréviation de cellule électrochimique. Il s’agit de deux matériaux dissemblables, généralement des métaux, dans un électrolyte conducteur ionique. Les métaux dissemblables créent une différence de potentiel en fonction de leur position dans le tableau électrochimique. Cette différence produit une CEM ou une tension monocellulaire qui définit la tension des batteries. Pour le nickel-cadmium, cette valeur est de 1,2 V par cellule et pour le plomb-acide, elle est de 2 volts.
  • Acceptation de charge : La capacité d’une batterie à accepter et à stocker de l’énergie en fonction de paramètres externes donnés tels que le temps, la température, l’état de charge, la tension de charge ou l’historique de la batterie. Elle est généralement liée à la résistance interne et à la capacité de la batterie.
  • Ampères de démarrage à froid (CCA) : Il s’agit d’un indice donné aux batteries de démarrage et d’allumage (SLI) de 12 V pour montrer leur capacité à démarrer un moteur par temps froid. Il est défini comme le nombre d’ampères qui peuvent être retirés d’une nouvelle batterie entièrement chargée à -180C pendant 30 secondes tout en maintenant une tension supérieure à 7,2 volts.
  • Chargeur : Dispositif permettant de fournir de l’énergie électrique à une batterie lorsqu’elle est déchargée.
  • Conductance : La facilité avec laquelle le courant électrique traverse une substance. Dans les équations, la conductance est symbolisée par la lettre majuscule G. L’unité standard de conductance est le siemens (abrégé S), anciennement connu sous le nom de mho, qui est l’inverse de la résistance (ohm).
  • Conteneur: La boîte qui contient les composants de la pile ou de la batterie. Il doit être inerte vis-à-vis de l’électrolyte utilisé et aussi résistant aux chocs que possible.
  • Corrosion: Réaction chimique ou électrochimique d’un matériau et de son environnement dans laquelle le matériau, généralement un métal, produit un composé comme produit de la réaction. Dans les métaux, elle est provoquée par la réaction d’oxydation (perte d’électrons) qui fait qu’un composé métallique, par exemple Pb, se décharge en PbSO4 en présence d’acide sulfurique.
  • Courant: Tout mouvement de porteurs de charge électrique, tels que des particules chargées subatomiques (par exemple, des électrons ayant une charge négative, des protons ayant une charge positive), des ions (atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons), ou des trous (déficiences électroniques pouvant être considérées comme des particules positives). Le courant électrique dans un fil, où les porteurs de charge sont des électrons, est une mesure de la quantité de charge passant en tout point du fil par unité de temps.
  • Cycle : En termes de batterie, un cycle est une séquence complète d’une décharge à partir d’un état de pleine charge et d’une recharge complète à un état de pleine charge.
  • Durée de vie du cycle : Le nombre de cycles de charge-décharge définis qu’une batterie peut effectuer jusqu’à ce que sa tension à la décharge atteigne une valeur minimale définie. les paramètres de la profondeur de décharge, du taux de décharge et de recharge, des réglages de tension pour la charge et la décharge ainsi que la température sont normalement définis pour décrire la nature d’un essai de durée de vie du cycle. Le nombre de cycles que peut effectuer une batterie dépend de nombreux facteurs, en plus des paramètres de test définis. Les facteurs typiques sont la conception des batteries, leur composition chimique et les matériaux de construction.
  • Décharge profonde : Il s’agit d’une décharge utilisant un courant qui met une batterie dans un état où la tension est le minimum recommandé par le fabricant pour un taux de décharge particulier. Par exemple, une batterie de traction au plomb serait déchargée à 1,7 volt par cellule sur une période de 5 heures et serait déchargée à 100% à un taux de C5.
  • Batterie à décharge profonde : Une batterie qui est conçue pour donner le nombre maximum de cycles lorsqu’elle est déchargée à la tension minimale recommandée par le fabricant pour un taux de décharge particulier.
  • Décharge : Lorsqu’une batterie est connectée à une charge et fournit un courant, on dit qu’elle se décharge.

Encore plus de termes techniques de la batterie !

  • Electrolyte: Une batterie électrochimique nécessite un milieu conducteur pour le transfert d’ions afin de permettre la charge et la décharge des électrodes positives et négatives.
    Dans une batterie au plomb, l’électrolyte est de l’acide sulfurique dilué avec de l’eau. C’est un conducteur qui fournit l’eau et le sulfate pour la réaction électrochimique :
    PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O.
    Dans une batterie lithium-ion, l’électrolyte ne réagit pas avec les électrodes ; il transfère simplement les ions Li+ de la cathode vers l’anode lors de la charge et de l’anode vers la cathode lors de la décharge.
  • Testeur électronique : Un dispositif électronique qui évalue l’état d’une batterie par une mesure de résistance ou d’impédance qui peut inclure la résistance ohmique, la capacité, la conductance métallique et ionique. Souvent, ces dispositifs utilisent des impulsions à haute fréquence et consomment de faibles courants.
  • Élément : Un ensemble de plaques positives et négatives assemblées avec des séparateurs entre les plaques.
  • Charge d’égalisation: Le processus consistant à s’assurer que toutes les cellules d’une batterie sont dans un état de charge complet. L’électrolyte de chaque cellule doit également avoir une densité uniforme et ne pas présenter de stratification. Il s’agit normalement d’un processus effectué dans des installations à batteries multiples connectées où la sous-charge ou la décharge fréquente empêche les batteries ou les cellules individuelles d’atteindre le même état de charge. Le courant de charge est généralement faible et la durée peut aller jusqu’à plusieurs jours.
  • Formation: Dans la fabrication des batteries, la formation est le processus de chargement de la batterie pour la première fois. La formation électrochimique transforme la pâte d’oxyde de plomb sur les grilles positives en dioxyde de plomb et la pâte d’oxyde de plomb sur les grilles négatives en plomb spongieux métallique.
  • GEL: Nom souvent appliqué à l’électrolyte d’une batterie plomb-acide qui a été mélangé à un agent chimique pour produire une structure non liquide immobilisée. Cela peut se faire par l’utilisation d’un agent de polymérisation ou par l’ajout de poudre de silice fine. Le but est d’empêcher le déversement de l’électrolyte et de permettre la recombinaison de l’hydrogène et de l’oxygène qui sont libérés par la décomposition de l’eau lors de la charge (voir les batteries VRLA). Les batteries fabriquées avec un électrolyte gélifié sont souvent appelées batteries GEL.
  • Grille: Une structure en métal ou en alliage métallique qui supporte la matière active d’une plaque de batterie. Il conduit le courant produit par la matière active vers les bornes de la batterie lors d’une décharge et des bornes vers la matière active lors d’une charge.
  • Terre: Le potentiel de référence d’un circuit. Dans le domaine de l’automobile, le résultat de la fixation d’un câble de batterie à la carrosserie ou au châssis d’un véhicule qui est utilisé comme chemin pour compléter un circuit au lieu d’un fil direct provenant d’un composant. Aujourd’hui, plus de 99 % des applications automobiles et VLT utilisent la borne négative de la batterie comme masse.
  • Groupe: Une cellule unique d’une batterie composée du nombre correct de plaques positives et négatives avec des séparateurs qui permettront d’atteindre la capacité nominale de la batterie.

  • Taille du groupe : Le Battery Council International (BCI) attribue des numéros et des lettres aux types de piles les plus courants. Il existe des normes pour la taille maximale des conteneurs, l’emplacement et le type de terminal et les caractéristiques spéciales des conteneurs.

  • Hydromètre : Un appareil utilisé pour estimer la concentration d’acide ou d’alcaline dans l’électrolyte d’une batterie en mesurant sa gravité spécifique.
    Connecteurs intercellulaires : Structures qui relient les cellules adjacentes en série, le positif d’une cellule au négatif de la suivante, dans une batterie.

  • Impédance (Z): La résistance effective d’un circuit ou d’un composant électrique au courant alternatif. Elle résulte des effets combinés de la résistance ohmique et de la réactance et a la même unité que la résistance, à savoir l’ohm.

Termes de la batterie
  • Résistance interne (IR) : Une batterie possède une résistance, une capacité et une inductance. Voici une représentation de la résistance totale d’une batterie, appelée modèle de Randles.

    Ro= Résistance ohmique des métaux de la batterie + électrolyte + séparateurs.
    RCT= Résistance de transfert de charge à travers la double couche électrique (EDL)
    Cdl=Capacité de la double couche
    L=Inductance haute fréquence des composants métalliques
    Zw= impédance de Warburg représentant les effets de transport de masse
    E=FEM du circuit

  • Batterie plomb-acide : Batterie constituée de plaques comprenant un conducteur en alliage de plomb et une matière active en oxyde de plomb pour le positif et du plomb spongieux pur pour le négatif. L’électrolyte est de l’acide sulfurique dilué dans la gamme de 30 à 40% en poids d’acide.
  • Testeur de charge : Un instrument qui tire du courant d’une batterie tout en mesurant la tension. Il détermine l’aptitude de la batterie à fournir une capacité
  • Batterie à faible entretien : Une batterie qui ne nécessite pas de fréquents ajouts d’eau pour compléter l’électrolyte. Généralement 3 à 6 mois entre les ajouts avec une charge contrôlée.

Plus de termes sur le stockage en batterie !

  • MCA (Marine cranking amps) : Le MCA est une classification industrielle qui définit la capacité d’une batterie marine à fournir une grande quantité d’ampérage pendant une courte période de temps. Étant donné que les batteries marines ne sont généralement jamais utilisées à des températures inférieures au point de congélation, les ampères de démarrage marins sont mesurés à 0°C (32°F) par opposition à -18°C (0°F) pour les ampères de démarrage à froid. Le classement est le nombre d’ampères qui peuvent être retirés d’une batterie marine à 32°F pendant 30 secondes tout en maintenant une tension d’au moins 7,2 volts pour une batterie de 12 volts. Plus l’indice MCA est élevé, plus la puissance de démarrage de la batterie marine est importante.
  • Sans entretien : Une batterie qui ne nécessite normalement aucun arrosage d’entretien pendant sa durée d’utilisation lorsqu’on utilise des méthodes de charge correctes.
  • Négatif : La direction du flux d’électrons qui décrit le potentiel électrique. La borne négative de la batterie fournit des électrons pour réduire le matériau actif de la plaque pendant la charge.
    Mx+ + xe = M
  • Ohm (Ω): Unité de mesure de la résistance électrique ou de l’impédance dans un circuit électrique. Défini en unités SI comme l’unité SI de résistance électrique, transmettant un courant d’un ampère lorsqu’il est soumis à une différence de potentiel d’un volt.
  • Loi d’Ohm : La relation entre le courant, la tension et la résistance d’un conducteur dans un circuit électrique.
    V = IxR (où V = volts, I = ampères et R = ohms)
  • Tension en circuit ouvert : La tension d’une batterie lorsque les bornes sont en circuit ouvert, c’est-à-dire sans charge.
  • Plaques: Ce sont les composants électroactifs d’une batterie qui forment les électrodes positives et négatives. Ils sont constitués d’un conducteur rigide qui supporte la matière active. Le conducteur peut se présenter sous plusieurs formes, par exemple une bande ou une feuille supportant le matériau actif ou une structure en grille qui améliore l’adhérence conducteur/matériau actif et réduit le poids total de la batterie. Les plaques sont soit positives, soit négatives, en fonction de la polarité des électrodes de la batterie pour laquelle elles sont utilisées.
  • Positif : Le point à partir duquel le courant circule vers la partie négative d’un circuit en physique conventionnelle. Le point ou la borne sur une batterie ayant un potentiel électrique relatif plus élevé. Dans une batterie, la plaque positive assure une réaction d’oxydation en appauvrissant la matière active en électrons qui passent à la plaque négative pour effectuer une réaction de réduction.
Traditional current and Electron direction
  • Batterie primaire : Une batterie qui peut stocker et fournir de l’énergie électrique mais qui ne peut pas être rechargée électriquement. Les produits chimiques typiques comprennent : (i) carbone-zinc (cellules de Leclanche), (ii) alcalin-MnO2, (iii) lithium-MnO2, (iv) le dioxyde de soufre-lithium, (v) disulfure de lithium-fer, (vi) chlorure de lithium-thionyle (LiSOCl2), (vii) de l’oxyde d’argent, et (viii) zinc-air
  • Capacité de réserve : Le temps en minutes pendant lequel une nouvelle batterie SLI entièrement chargée fournira 25 ampères à 27°C (80°F) et maintiendra une tension aux bornes égale ou supérieure à 1,75 volt par cellule. Cette valeur représente le temps pendant lequel la batterie continuera à faire fonctionner les accessoires essentiels si l’alternateur ou le générateur d’un véhicule tombe en panne.
  • Résistance (Ω) : La résistance électrique est l’opposition à la libre circulation du courant dans un circuit ou une batterie. La résistance convertit l’énergie électrique en énergie thermique et, à cet égard, elle est similaire à la friction mécanique. Lorsqu’une tension est appliquée à un métal dans un circuit, elle provoque un mouvement net d’électrons dans la bande de conduction du métal.
  • Le mouvement des électrons est entravé par la vibration des atomes du réseau métallique, ce qui fait qu’une partie de l’énergie électrique du courant électrique est perdue sous forme de chaleur, c’est la résistance. Comme les vibrations du réseau augmentent avec la température, la résistance des métaux augmente également avec la température. Dans une batterie, la résistance est en partie métallique en raison des conducteurs, en partie ionique en raison de l’électrolyte et des séparateurs et en partie inductive, probablement en raison de la création d’un champ magnétique par les conducteurs métalliques de la batterie.

Encore des termes de batterie !

  • Batterie scellée : La plupart des batteries à recombinaison sont scellées à l’aide d’une soupape de décharge pour empêcher les gaz de s’échapper et faciliter la recombinaison de l’oxygène et de l’hydrogène pour former de l’eau (voir VRLA). Il existe également des batteries sans entretien et scellées pour empêcher tout accès interne, mais dont les évents ne sont pas sous pression pour permettre au gaz de s’échapper librement. Il s’agit de piles à très faible perte d’eau qui ne sont pas recombinantes mais qui dureront pendant leur durée de vie garantie de plusieurs années.
  • Batterie secondaire : Une batterie qui peut stocker et fournir de l’énergie électrique et qui peut être rechargée en faisant passer un courant continu à travers elle dans une direction opposée à celle de la décharge.
  • Séparateur: Séparateur poreux entre les plaques positives et négatives d’une cellule qui permet le passage du courant ionique. Les séparateurs sont fabriqués à partir de nombreux matériaux tels que le polyéthylène, le PVC, le caoutchouc, la fibre de verre, la cellulose et une variété de polymères pour différentes électrochimies.
  • Court-circuit : Une connexion directe de faible résistance entre la source positive et négative d’une alimentation électrique. Dans une batterie, un court-circuit peut être causé à l’extérieur entre les deux bornes, à l’intérieur d’une cellule, un court-circuit peut être le résultat d’un contact entre les plaques positives et négatives causé par des séparateurs défectueux ou un pontage des plaques par des matériaux actifs lâches ou même un défaut de fabrication.
  • Gravité spécifique (Sp. Gr. ou SG) : La gravité spécifique est une mesure de la concentration de l’électrolyte dans une batterie. Cette mesure est basée sur la densité de l’électrolyte par rapport à la densité de l’eau et est généralement déterminée par l’utilisation d’un flotteur ou d’un hydromètre optique.
  • Batterie de démarrage, d’éclairage et d’allumage (SLI) : Il s’agit d’une batterie rechargeable qui fournit de l’énergie électrique à une automobile pour alimenter le démarreur, les feux et le système d’allumage du moteur d’un véhicule. Presque invariablement une batterie au plomb
  • État de charge (ou état de santé) : La quantité d’énergie électrique à faible débit délivrable stockée dans une batterie à un moment donné, exprimée en pourcentage de l’énergie lorsqu’elle est complètement chargée et mesurée dans les mêmes conditions de décharge. Si la batterie est complètement chargée, on dit que l’état de charge est de 100 %.
  • Stratification : La concentration inégale d’électrolyte due aux gradients de densité du bas vers le haut d’une cellule. On le trouve souvent dans les batteries plomb-acide rechargées après une décharge profonde à une tension constante. C’est le résultat de la formation d’un acide de haute densité à la surface de la plaque qui coule immédiatement au fond de la cellule en raison de la faible densité de l’électrolyte de la batterie déchargée. À moins que l’électrolyte ne soit brassé par un gazage occasionnel à une tension de charge plus élevée, la stratification peut sérieusement réduire la durée de vie d’un accumulateur au plomb en endommageant la matière active.
  • Sulfatation : Un état ou un processus dans les batteries au plomb-acide causé par le fait de laisser la batterie dans un état déchargé ou de faible état de charge pendant de longues périodes. La réaction de décharge produit du sulfate de plomb dans les plaques positives et négatives et dans le cas de certaines batteries plomb-acide, en particulier celles avec des grilles en plomb-calcium, elle peut conduire à la passivation des grilles avec une résistance élevée. Dans certains cas graves, cela peut empêcher la recharge normale de la batterie, ce qui la rend pratiquement inutile.
  • Bornes : Les conducteurs électriques externes de la batterie auxquels un circuit externe est connecté. En général, les batteries ont soit des bornes supérieures (poteaux), soit des bornes latérales (avant). Certaines batteries possèdent les deux types de bornes (borne double).
  • Évents : Dispositifs permettant aux gaz de s’échapper de la batterie tout en conservant l’électrolyte à l’intérieur du boîtier. Les évents pare-flammes contiennent généralement des disques poreux qui réduisent la probabilité d’une explosion interne à la suite d’une étincelle externe. Les évents existent en version fixe ou amovible. Pour les batteries VRLA, les évents contiennent une soupape de surpression.
  • Volt (V) : L’unité SI de la force électromotrice, la différence de potentiel qui transporterait 1 ampère de courant contre une résistance de 1 ohm.
  • Chute de tension : la différence nette de potentiel électrique, c’est-à-dire la tension, mesurée aux bornes d’une résistance ou d’une impédance. Sa relation avec le courant est décrite dans la loi d’Ohm.
  • Voltmètre : Un appareil électronique utilisé pour mesurer la tension, que ce soit sous forme numérique ou analogique.
  • VRLA : Il s’agit d’une description des batteries au plomb-acide dotées de soupapes de décharge à sens unique qui interdisent l’entrée d’air dans la cellule mais permettent aux gaz produits lors de la charge de s’échapper si la pression interne de la cellule est trop élevée. Généralement comprise entre 0,1 et 0,3 psi, la pression est nécessaire pour que l’oxygène et l’hydrogène produits lors de la charge puissent se recombiner en eau dans la cellule. AGM et gel sont les deux types de batteries VRLA. Ces batteries ont un électrolyte liquide immobilisé, ce qui est obtenu en utilisant soit un mat de verre (AGM), soit un agent gélifiant (GEL).
  • Watt (W) : unité SI de puissance, équivalente à un joule par seconde, correspondant au taux de consommation d’énergie dans un circuit électrique où la différence de potentiel est de 1 volt et le courant de 1 ampère.
  • watt = 1 Amp x 1 Volt
  • Wattheure (Wh)
    L’unité de mesure de l’énergie électrique exprimée en watts x heures. C’est l’énergie qu’une batterie produit et non sa capacité qui est mesurée en ampères-heures.
    1 watt heure = 1 Amp x 1 Volt x 1 heure

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