Grâce à leur résistance, leur fiabilité et leur longue durée de veille, les batteries au plomb sont la référence en matière d’utilisation industrielle. Il existe désormais plusieurs systèmes pour les domaines d’application les plus divers, de la technique médicale aux installations de télécommunication. Lisez ce guide pour en savoir plus sur la technologie fascinante des batteries au plomb, leurs différents systèmes et leurs domaines d’application.
Qu’est-ce qui se cache derrière la technologie ?
Les batteries au plomb se composent généralement d’une enveloppe extérieure résistante aux acides et de deux plaques de plomb utilisées comme électrodes. Un acide sulfurique sert d’électrolyte.
La première batterie au plomb a été développée dès 1854 par le médecin et physicien allemand Wilhelm Josef Sinsteden. Il a utilisé deux plaques de plomb placées côte à côte dans un récipient contenant de l’acide sulfurique dilué et a mis ce dernier sous tension. Après quelques processus de charge et de décharge, il a constaté une capacité mesurable. Cependant, à cette époque, les batteries étaient encore peu utilisées.
Ce n’est que vingt ans plus tard, en 1866, que la technique a percé. Werner von Siemens a développé le générateur électrique et, à partir de là, la demande de possibilités de stockage de l’énergie électrique a augmenté. Ainsi, la batterie au plomb est devenue incontournable dans l’industrie. 150 ans plus tard, elle fait toujours partie des technologies d’accumulateurs les plus importantes et les plus répandues.
Avantages et inconvénients
Les batteries au plomb sont connues pour leur longue durée de vie. Ainsi, une batterie utilisée comme stockage peut durer entre 5 et 15 ans, selon sa qualité et son utilisation. Elles sont généralement bon marché. De plus, elles sont extrêmement résistantes, fiables et ne nécessitent que peu d’entretien. Ces caractéristiques lui confèrent ainsi un très bon rapport qualité-prix.
En revanche, l’un des points faibles des batteries au plomb est leur sensibilité à la décharge profonde, qui pourrait rendre une batterie inutilisable. C’est pourquoi elle doit toujours être chargée à au moins 20 %. Il existe désormais quelques modèles dotés d’une protection contre les décharges profondes. Étant donné que de petites quantités de gaz sont produites lors de la charge, la batterie au plomb doit être placée dans des locaux bien aérés afin d’éviter les explosions.
Les batteries au plomb se caractérisent généralement par une densité de puissance élevée. Cela signifie qu’elles peuvent délivrer des intensités de courant élevées. C’est un avantage, notamment pour l’utilisation industrielle ou pour les batteries de démarrage des véhicules.L’un de leurs inconvénients est leur densité énergétique relativement faible. Il en résulte qu’elles sont relativement lourdes pour leur volume. Elles ne sont donc pas idéales pour les véhicules électriques qui doivent stocker beaucoup d’énergie. D’un autre côté, leur poids élevé peut aussi être utilisé : par exemple comme contrepoids pour les machines qui doivent transporter des charges importantes.
Différents systèmes de batteries
Il existe désormais différents types de batteries au plomb : les batteries plomb-gel, les batteries plomb-tissu (AGM) et les batteries plomb pur. Les différences résident principalement dans le matériau utilisé comme électrolyte. Elles se manifestent par exemple dans la possibilité de stockage, l’intensité de l’entretien et la performance.
Batteries plomb-tissu (AGM)
Les batteries plomb tissu contiennent de l’acide comme électrolyte, qui est lié dans un micro-voile de verre. Un terme alternatif est Absorbent Glass Mat (AGM), raison pour laquelle on parle souvent d’une batterie AGM. Grâce à sa toile en fibres de verre, cette batterie ne fuit pas et ne nécessite pas d’entretien. Elle peut ainsi être utilisée en permanence en position latérale. De plus, elle dure généralement plus longtemps que les variantes submergées et offre une amélioration en termes de performance et de vitesse.
Les batteries plomb-tissu font partie des batteries plomb-acide à régulation par vanne. Elles permettent de réguler la quantité d’hydrogène et d’oxygène qui peut s’échapper pendant le processus de charge. C’est pourquoi ces batteries sont souvent utilisées là où une grande quantité d’énergie doit être stockée pendant longtemps, par exemple pour les alimentations électriques de secours. Si vous utilisez une batterie pour l’alimentation électrique ou l’éclairage de secours, pour un système d’alarme ou un système de détection d’incendie, celle-ci doit répondre aux normes de qualité les plus élevées.
Grâce à ses nombreuses propriétés positives, la batterie au plomb pur est désormais utilisée de manière variée et présente différentes caractéristiques :
- Les batteries plomb-tissu stand-by sont utilisées dans les onduleurs et les systèmes d’alarme. Elles sont conçues pour effectuer un nombre réduit de charges, mais se caractérisent par une durée de veille particulièrement longue.
- Les batteries plomb-tissu pour cycles de charge peuvent être souvent déchargées et rechargées. Le processus de charge est en outre plus rapide que pour les batteries traditionnelles. Elles sont utilisées dans les camping-cars, dans la marine, dans les fauteuils roulants, les scooters électriques médicaux et bien plus encore.
- Les batteries plomb-tissu à courant élevé ont été spécialement conçues pour les applications qui nécessitent des courants de décharge élevés en peu de temps. Elles peuvent par exemple être utilisées dans des véhicules, des motos ou dans l’industrie robotique.
Batteries plomb-gel
Les batteries plomb-gel utilisent comme électrolyte de l’acide sulfurique liquide lié à de l’acide silicique. Ce type de construction est également entièrement hermétique et dispose d’une soupape qui empêche l’électrolyte de s’échapper. Il est ainsi plus facile de les transporter et de les installer également en position latérale. Elles sont également pratiquement sans entretien.Comme aucun gaz ne s’échappe de la forme fermée, elles peuvent être utilisées à proximité immédiate de personnes et dans des locaux fermés. En outre, elles peuvent être utilisées là où les exigences en matière de protection de l’environnement sont plus élevées, par exemple pour les véhicules nautiques.
Les champs d’application sont similaires à ceux des batteries plomb-tissu. Les batteries destinées à un fonctionnement cyclique sont surtout utilisés dans les véhicules électriques, les camping-cars, les bateaux ou les monte-escaliers. Les batteries conçues pour un fonctionnement permanent conviennent aussi bien aux installations d’alerte et de secours qu’aux installations téléphoniques et solaires.
Une seule chose doit être prise en compte : Comme la résistance interne des batteries plomb-gel est plus élevée que celle des batteries ouvertes au plomb, par exemple, celles-ci sont moins adaptées pour délivrer des courants élevés.
Batteries au plomb pur
Les batteries au plomb pur sont spécialement conçues pour des applications particulièrement exigeantes dans l’industrie. Elles ont également une forme fermée, hermétique. L’électrode est composée de plomb très pur, plus fin que celui des batteries classiques. Alternativement, les cosses peuvent être composées d’une combinaison de plomb et d’étain. Cela permet de réduire la pression interne dans la batterie, ce qui permet d’obtenir une densité de puissance élevée pour les batteries. Pour en savoir plus, consultez ce guide.Conclusion
Près de 170 ans après l’invention de la première batterie au plomb, cette technologie est aujourd’hui solidement ancrée dans de nombreux domaines d’application différents. Des avantages tels que la durée de vie élevée, la densité de puissance et la résistance rendent ces batteries indispensables pour l’industrie.
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