Pourquoi les batteries au plomb sont-elles toujours présentes sur le marché après plus de cent ans ? Comment se fait-il qu'aujourd'hui, le taux d'installation des batteries plomb-acide pour les vélos électriques soit encore supérieur à 80% ? Cet article vous emmène à la découverte de l'acide de la batterie au plomb.
1. Batterie au plomb
La batterie plomb-acide a été inventée par le physicien français Gaston Plante en 1859 et a été la première batterie rechargeable à usage commercial. La batterie historique plomb-acide est encore largement utilisée aujourd'hui.
Sa popularité est facile à comprendre : L'acide-plomb est fiable et peu coûteux par wattheure, et peu d'autres batteries offrent la même quantité d'énergie recyclable bon marché qui fait que les batteries au plomb-acide sont largement utilisées dans les automobiles, les voiturettes de golf, les chariots élévateurs à fourche, les navires et les bateaux de plaisance. stockage d'énergie ups.
2. Composition d'une batterie plomb-acide
Les batteries plomb-acide sont constituées d'une structure en grille faite d'un alliage de plomb. Le plomb pur étant trop mou pour se soutenir lui-même, de petites quantités d'autres métaux tels que l'antimoine, le calcium, l'étain et le sélénium sont ajoutées pour lui conférer une plus grande résistance mécanique tout en améliorant ses propriétés électriques. Ces piles sont souvent appelées piles "au plomb". - Antimoine" et "Plomb-Calcium".
L'ajout d'antimoine et d'étain aux batteries plomb-antimoine et plomb-étain peut améliorer le cyclage en profondeur, mais cela augmente la consommation d'eau et les besoins de neutralisation.
Bien que le calcium puisse réduire l'autodécharge, lorsque la plaque plomb-calcium de l'électrode positive est surchargée, il y aura des effets secondaires dus à l'oxydation de la grille. Par conséquent, l'acide moderne pour les batteries plomb-acide utilise également d'autres dopants tels que le sélénium, le cadmium, l'étain et l'arsenic pour réduire la teneur en antimoine et en calcium afin de réduire l'impact des effets secondaires.
3.Acide pour batterie plomb-acide
L'acide-plomb a un poids spécifique plus élevé, mais n'est pas aussi durable que les systèmes à base de nickel et de lithium lorsqu'ils sont soumis à un cycle profond. Comme la décharge complète d'une batterie plomb-acide provoque une tension, la batterie perd en permanence une petite quantité de capacité à chaque cycle de décharge/charge. Lorsque la batterie est en bon état de fonctionnement, cette perte est minime, mais dès que les performances tombent à la moitié de sa capacité nominale, la dégradation s'accélère. Cette caractéristique d'usure s'applique à toutes les batteries à des degrés divers. Voici plus d'informations sur Batterie plomb-acide vs lithium-ion.
4. Différents types d'acide pour les batteries plomb-acide
L'acide au plomb pour les applications à cycle profond peut fournir 200 à 300 cycles de décharge/charge en fonction de la profondeur de la décharge. Les principales raisons de sa durée de vie relativement courte sont la corrosion des mailles de l'électrode positive, l'épuisement de la matière active et la dilatation de la plaque positive ; les phénomènes de vieillissement sont accélérés lorsque la température de fonctionnement augmente et que des courants de décharge élevés sont appliqués.
Chargement de la batterie de ce type est facile, il suffit de respecter les limites de tension correctes. Le choix d'une limite de tension basse protégera mieux la batterie, mais entraînera des performances médiocres et une accumulation de sulfure sur la plaque négative. Une limitation à une tension élevée améliorera les performances de la batterie mais créera une corrosion de la grille sur la plaque positive. La sulfatation peut être inversée par des réparations opportunes, mais la corrosion de l'électrode positive sera permanente.
5. Caractéristiques de l'acide pour les batteries plomb-acide
L'acide-plomb n'est pas adapté à la charge rapide, une charge complète prenant de 14 à 16 heures pour la plupart des types de batteries. Les batteries doivent toujours être stockées entièrement chargées. Une faible capacité de la batterie peut entraîner une sulfatation de la batterie et réduire ses performances. L'ajout de carbone à l'électrode négative peut réduire ce problème, mais réduira l'énergie spécifique de la batterie.
L'acide-plomb a une durée de vie modérée, n'est pas aussi affecté par le cyclage de la batterie que les systèmes à base de nickel, et a la meilleure rétention de charge parmi les batteries rechargeables. Le nickel-cadmium perd environ 40% de l'énergie stockée en trois mois, tandis que l'acide des batteries au plomb conserve la même énergie en un an.
En même temps, les batteries plomb-acide fonctionnent bien dans des conditions de basse température, et l'acide pour les batteries plomb-acide est supérieur aux batteries lithium-ion lorsqu'elles fonctionnent dans des conditions inférieures à zéro. Selon l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle en Allemagne (2018), le coût de l'acide-plomb à immersion liquide est d'environ $150 USD par kWh, ce qui représente l'un des niveaux de coût les plus bas parmi les batteries.
6. Batterie plomb-acide scellée
Les premières batteries plomb-acide scellées sont apparues au milieu des années 70, même si les ingénieurs pensaient que le terme "plomb-acide scellé" était une erreur d'appellation car aucune batterie plomb-acide ne pouvait être complètement scellée : Afin de contrôler le dégagement gazeux lors d'une charge intense et d'une décharge rapide, des soupapes sont ajoutées aux batteries scellées, de sorte que lorsque la pression augmente, les gaz sont libérés.
En outre, l'électrolyte d'une batterie scellée n'est pas trempé dans un liquide, mais dans un séparateur humidifié. Comme les systèmes à base de nickel et de lithium, la batterie scellée peut fonctionner normalement dans n'importe quelle direction physique sans acide pour l'acide au plomb. La batterie ne fuit pas.
7. Batterie au gel
La VRLA est également appelée batterie à gel car elle contient un gel de type silice avec un électrolyte en suspension dans une boue. Si le gaz s'accumule et monte, la soupape de la VRLA agit comme un évent pour assurer la sécurité de la batterie. Il convient toutefois d'éviter les mises à l'air répétées, car elles finissent par assécher la capacité de la batterie.
En raison de son faible prix, de la fiabilité de son service et de ses faibles coûts de maintenance, l'ALS reste le premier choix pour les soins de santé dans les hôpitaux et les maisons de retraite. Les VRLA de plus grande taille sont utilisés comme alimentation de secours pour les tours de relais cellulaires, les centres Internet, les banques, les hôpitaux, les aéroports, etc.
8. Batteries à décharge profonde
Les batteries à décharge profonde comme batterie lithium à décharge profonde sont conçues pour alimenter en continu les fauteuils roulants, les voiturettes de golf, les chariots élévateurs, etc. Il s'agit d'atteindre la capacité la plus élevée possible et un nombre de cycles modérément élevé. Pour ce faire, la plaque de plomb est plus épaisse (voir l'image ci-dessous).
Bien que les batteries soient conçues pour le cyclage, une décharge complète peut toujours causer un stress sur la batterie, et le nombre de cycles est lié à la profondeur de décharge (DoD).
Les performances des batteries à décharge profonde sont exprimées en Ah ou en minutes de fonctionnement, et n'ont rien à voir avec l'acide pour les batteries au plomb. La capacité est généralement évaluée sur la base d'une décharge de 5 heures et de 20 heures. Si vous êtes intéressé, voici plus d'informations sur bess manufacturing company.
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