Contenu
- Comment fonctionne la technologie de batterie de voiture?
- La science du stockage de l'énergie électrique
- Stockage d'énergie avec du plomb et de l'acide
- Quelle est la profondeur de votre cycle?
- Package différent, même technologie
Comment fonctionne la technologie de batterie de voiture?
Le plomb et l'acide sont deux choses que la plupart des gens connaissent assez bien pour éviter. Le plomb est un métal lourd qui peut causer toute une liste de problèmes de santé, et l'acide est, bien, acide. La simple mention du mot évoque des images de liquides verts bouillonnants et de scientifiques fous caquetants déterminés à dominer le monde.
Mais comme le chocolat et le beurre d'arachide, le plomb et l'acide ne semblent pas aller de pair, mais ils le font. Sans plomb et acide, nous n'aurions pas de batteries de voiture, et sans batteries de voiture, nous n'aurions aucun des accessoires modernes - ou des nécessités de base, comme les phares - qui nécessitent un système électrique pour fonctionner. Alors, comment exactement ces deux substances mortelles se sont-elles réunies pour former la fondation solide des systèmes électroniques automobiles? La réponse, pour emprunter un tour de phrase, est élémentaire.
La science du stockage de l'énergie électrique
Les batteries électriques sont simplement des réservoirs de stockage capables de supporter une charge électrique et de la décharger ensuite dans une charge. Certaines batteries sont capables de produire un courant électrique à partir de leurs composants de base dès leur assemblage. Ces batteries sont appelées batteries primaireset ils sont généralement éliminés une fois la charge épuisée. Les batteries de voiture s'inscrivent dans une catégorie différente de batterie électrique qui peut être chargée, déchargée et rechargée encore et encore. Celles-ci batteries secondaires utiliser une réaction chimique réversible qui diffère d'un type de batterie rechargeable à l'autre.
En termes que la plupart des gens peuvent facilement comprendre, les piles AA ou AAA que vous achetez au magasin, collez votre télécommande, puis jetez-les lorsqu'elles meurent sont des piles primaires. Ils sont assemblés, généralement à partir de cellules de zinc-carbone ou de zinc et de dioxyde de manganèse, et ils sont capables de fournir du courant sans être chargés. Quand ils meurent, vous les jetez - ou vous en débarrassez correctement, si vous préférez.
Bien sûr, vous pouvez acheter ces mêmes piles AA ou AAA sous une forme «rechargeable» qui coûte plus cher. Ces piles rechargeables utilisent généralement des piles nickel-cadmium ou nickel-métal hydrure. Contrairement aux batteries «alcalines» traditionnelles, les batteries NiCd et NiMH ne sont pas capables de fournir du courant à une charge lors de l'assemblage. Au lieu de cela, un courant électrique est appliqué aux cellules, ce qui provoque une réaction chimique à l'intérieur de la batterie. Vous collez ensuite la batterie dans votre télécommande, et lorsqu'elle meurt, vous la placez dans un chargeur et l'application d'un courant inverse le processus chimique qui s'est produit pendant la décharge.
Les batteries de voiture, qui utilisent du plomb et de l'acide sulfurique au lieu de l'oxyhydroxyde de nickel et d'un alliage absorbant l'hydrogène, sont similaires aux batteries NiMH en fonction. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à la batterie, une réaction chimique se produit et une charge électrique est stockée. Lorsqu'une charge est connectée à la batterie, cette réaction s'inverse et un courant est fourni à la charge.
Stockage d'énergie avec du plomb et de l'acide
Si l'utilisation de plomb et d'acide pour stocker une charge électrique semble archaïque, c'est le cas. La première batterie au plomb a été inventée dans les années 1850 et la batterie de votre voiture utilise les mêmes principes de base. Les designs et les matériaux ont évolué au fil des ans, mais la même idée de base est en jeu.
Lorsqu'une batterie au plomb est déchargée, l'électrolyte devient une solution très diluée d'acide sulfurique, ce qui signifie qu'il s'agit principalement de H20 ordinaire avec du H2SO4 flottant. Les plaques de plomb, ayant absorbé l'acide sulfurique, deviennent principalement du sulfate de plomb. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à la batterie, ce processus s'inverse. Les plaques de sulfate de plomb retournent (la plupart du temps) dans le plomb et la solution diluée d'acide sulfurique devient plus concentrée.
Ce n'est pas un moyen extrêmement efficace de stocker de l'énergie électrique, en termes de poids et de taille des cellules par rapport à la quantité d'énergie qu'elles stockent, mais les batteries au plomb sont toujours utilisées aujourd'hui pour deux raisons. Le premier est une question d’économie; Les batteries au plomb sont beaucoup moins chères à fabriquer que toute autre option. L'autre raison est que les batteries au plomb sont capables de fournir d'énormes quantités de courant à la demande à la fois, ce qui les rend particulièrement adaptées à une utilisation comme batteries de démarrage.
Quelle est la profondeur de votre cycle?
Les batteries de voiture traditionnelles sont parfois appelées Batteries SLI, où "SLI" signifie démarrage, éclairage et allumage.Cette abréviation illustre assez bien les principaux objectifs d'une batterie de voiture, car la tâche principale de toute batterie de voiture est de faire fonctionner le démarreur, les lumières et l'allumage avant que le moteur ne tourne. Une fois le moteur en marche, l'alternateur fournit toute l'énergie électrique nécessaire et la batterie est rechargée.
Ce type d'utilisation est un type de cycle de service peu profond, en ce sens qu'il fournit une courte rafale d'une grande quantité de courant, et c'est ce que les batteries de voiture sont spécifiquement conçues pour faire. Dans cet esprit, les batteries de voitures modernes contiennent des plaques de plomb très fines, ce qui permet une exposition maximale à l'électrolyte et fournit le plus d'intensité possible pendant de courtes périodes. Cette conception est nécessaire en raison des énormes exigences actuelles des démarreurs.
Contrairement aux batteries de démarrage, les batteries à décharge profonde sont un autre type de batterie au plomb qui est conçue pour un cycle «plus profond». La configuration des plaques est différente, elles ne sont donc pas bien adaptées pour fournir de grandes quantités de courant à la demande. Au lieu de cela, ils sont conçus pour fournir moins d'énergie pendant de plus longues périodes. Le cycle est «plus profond» parce qu'il est plus long, plutôt que parce que la décharge globale est plus importante. Contrairement aux batteries de démarrage, qui sont automatiquement rechargées après chaque utilisation, les batteries à décharge profonde peuvent être déchargées lentement - à un niveau sûr - avant d'être rechargées. Comme les batteries de démarrage, les batteries au plomb-acide à cycle profond ne doivent pas être déchargées en dessous du niveau recommandé pour éviter des dommages permanents.
Package différent, même technologie
Bien que la technologie de base derrière les batteries au plomb soit restée plus ou moins la même, les progrès des matériaux et des techniques ont entraîné un certain nombre de variations. Les batteries à cycle profond, bien sûr, utilisent une configuration de plaque différente pour permettre un cycle de service plus profond. D'autres variantes vont encore plus loin.
La plus grande avancée dans la technologie des batteries au plomb a probablement été les batteries au plomb à régulation par soupape (VRLA). Ils utilisent toujours du plomb et de l'acide sulfurique, mais ils n'ont pas de cellules humides «inondées». Au lieu de cela, ils utilisent soit des cellules de gel ou un tapis de verre absorbé (AGM) pour l'électrolyte. Le processus chimique est le même à un niveau de base, mais ces batteries ne sont pas soumises au dégazage comme les batteries à cellules inondées, ni vulnérables aux fuites si elles sont inclinées.
Bien que les batteries VRLA présentent un certain nombre d'avantages, elles sont beaucoup plus chères à produire que les batteries traditionnelles à cellules inondées. Ainsi, alors que la technologie continue de progresser, il y a de fortes chances que vous continuiez de rouler avec la technologie de pointe des années 1860 sous votre capot pendant un certain temps, à moins que vous ne deveniez électrique. Mais c'est une toute autre affaire en termes de batteries.
