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Information Technique
En un coup d’œil, une batterie apparaît simplement comme un boîtier délivrant de l’énergie électrique. Grâce aux progrès techniques de l’industrie des batteries; c’est tout ce que la plupart des propriétaires de batteries auront besoin de savoir. Si une batterie est correctement installée et entretenue, vous pouvez vraiment l’installer et l’oublier.
Cependant, quelqu’un qui a une application plus exigeante découvrira le côté le plus complexe de la batterie. Même avec une maîtrise de l’électrotechnique, de la chimie et de la métallurgie; on peut encore être confus par des demi-vérités et des mensonges concernant ce sujet. Ces utilisateurs bénéficieront énormément d’un aperçu plus approfondi du fonctionnement de la batterie de stockage – que nous sommes plus qu’heureux de fournir.
Ci-dessous vous trouverez les problèmes les plus courants qu’un propriétaire de batterie pourrait rencontrer, cliquez pour avoir plus d’informations.
La fin de la durée de vie d’une batterie de démarrage est généralement annoncée par un mauvais démarrage, en particulier à basse température. Ceci, bien sûr, pourrait très bien être causé par une usure normale. Une batterie est soumise à deux processus d’usure naturelle: la corrosion de la grille (positive) et la perte de masse active. Ces processus se déroulent progressivement, jamais soudainement. Malheureusement, cela ne veut pas dire que les symptômes ne sont pas du jour au lendemain: un bon gel nocturne peut rendre douloureusement clair ce qui, à des températures plus élevées, est resté inaperçu!
Si le problème survient prématurément, il est probablement dû à une surcharge et / ou à une température excessive, auquel cas il est important de vérifier l’alternateur pour éviter que cela ne se reproduise!
Une deuxième cause peut être trouvée dans la perte de masse active par décharge profonde. Pas de surprise, si la batterie a une capacité insuffisante pour répondre aux besoins énergétiques du véhicule. Il en va de même, bien entendu, pour les batteries de démarrage qui ne reçoivent pas une charge suffisante. De courts trajets au cours desquels l’alternateur ne peut pas charger complètement la batterie finiront par amener la batterie dans un état permanent de décharge profonde qui réduira considérablement la durée de vie de la batterie.
Une autre cause de panne de batterie est souvent négligée: la stratification acide. L’électrolyte sur une batterie stratifiée se concentre sur le bas, ce qui prive la moitié supérieure de la cellule. La moitié supérieure de la cellule est dépourvue d’acide, ce qui limitera l’activité de la plaque, favorisera la corrosion et réduira les performances. Alors que la concentration d’acide est légère en haut, elle est lourde en bas. Une telle concentration d’acide élevée augmente artificiellement la tension de circuit ouvert. La batterie semble complètement chargée mais sa CCA est faible.
Les habitudes de conduite plutôt qu’un défaut de batterie sont souvent la cause d’une panne de batterie. Un constructeur de voitures de luxe révèle que sur 400 batteries de voiture retournées sous garantie, 200 fonctionnent bien et n’ont aucun problème. La faible charge et la stratification acide sont les causes les plus courantes de la défaillance apparente. Le constructeur automobile dit que le problème est plus courant sur les grandes voitures de luxe offrant des options auxiliaires gourmandes en énergie, plutôt que sur les modèles plus basiques.
L’explication la plus évidente est que la batterie a atteint la fin de sa durée de vie en raison d’une usure normale, elle a donc perdu la majeure partie de sa masse active.
La durée de vie des batteries à décharge profonde dépend en grande partie de la profondeur de décharge. En fait, la durée de vie d’une batterie à décharge profonde est souvent déterminée au moment de l’achat. C’est à ce moment-là, lors du calcul de la consommation d’énergie et des capacités de charge, que le nombre de cycles à prévoir est décidé. Il faut donc s’assurer que le bon choix est fait par le client.
Une décharge profonde due au manque de capacité de la batterie, du chargeur ou de l’alternateur peut également avoir accéléré la perte de masse active et entraîner une courte durée de vie.
Une autre cause possible de panne prématurée de la batterie est la sulfatation. En général, la sulfatation résulte de deux facteurs: l’état de charge et le temps de décharge de la batterie. La sulfatation entrave non seulement le processus de charge, mais elle peut également former de gros cristaux qui font le pont entre deux plaques et provoquent un court-circuit. Dans le cas d’un tel court-circuit, la tension de la batterie augmentera rapidement lorsqu’elle est connectée à un chargeur. Le chargeur verra cela comme une indication que la batterie est complètement chargée et coupée, laissant la batterie vide.
Pourquoi certaines batteries VRLA gonflent-elles? Pourquoi certaines batteries VRLA semblent-elles «aspirées»?
Pour éviter la perte permanente de gaz – ainsi la recombinaison a le temps de se produire, chaque cellule peut contenir env. 1,6 livres par pouce carré (psi) de pression sans ventilation. Les batteries avec de très grandes cellules – telles que les types BCI 4D, BCI8D, DIN250, JIS150, JIS200, GC, véhicules électriques et épurateurs – gonflent à mesure que cette pression normale augmente. Cela est particulièrement vrai à des températures plus élevées, car le boîtier en polypropylène est pliable. Par conséquent, une certaine quantité de renflement est normale. Si une batterie se gonfle fortement lors de la charge, ce n’est pas normal. C’est une indication d’une vanne bloquée ou d’une situation de surcharge. Si le chargeur fonctionne correctement, une telle batterie doit être retirée du service.
Une apparence aspirée peut également être normale.
Un vide partiel peut se former dans une batterie scellée dans diverses circonstances. La température de la batterie et la pression ambiante jouent un rôle, mais les réactions de recombinaison et de décharge sont principalement responsables. Une fois la charge terminée, la réaction de recombinaison se poursuit jusqu’à ce que la plus grande partie de l’oxygène de la batterie soit consommée. Le volume total de la batterie diminue légèrement lors d’une décharge. Les batteries profondément déchargées ont souvent un aspect «aspiré». Les batteries avec de grandes cellules peuvent afficher cette apparence même lorsqu’elles sont complètement chargées.
Une batterie aspirée doit être chargée, mais si elle reste aspirée après la charge, l’apparence peut être ignorée en toute sécurité. Cependant, si une seule cellule affiche ou n’a pas cette apparence, un test de charge serait prudent.
La batterie ne charge pas.
Si une batterie, malgré un chargeur en bon état de fonctionnement et connecté, ne charge pas, la batterie a très probablement été victime de sulfatation.
La sulfatation résulte de deux facteurs: l’état de charge et le temps de décharge de la batterie. La sulfatation entrave non seulement le processus de charge, mais elle peut également former de gros cristaux qui font le pont entre deux plaques et provoquent un court-circuit. Dans le cas d’un tel court-circuit, la tension de la batterie augmentera rapidement lorsqu’elle est connectée à un chargeur. Le chargeur verra cela comme une indication que la batterie est complètement chargée et coupée, laissant la batterie vide.
La sulfatation s’accompagne toujours d’une perte permanente de capacité. Une sulfatation légère dans une batterie noyée peut parfois être réparée à l’aide d’un chargeur approprié, mais cela prend du temps et une récupération complète peut ne pas être attendue.
La batterie fuit de l’acide.
L’acide de batterie est très corrosif et peut endommager gravement son environnement.
Les batteries acides doivent toujours être maintenues en position verticale pour empêcher l’acide de s’échapper par les orifices de remplissage ou, dans le cas d’une batterie scellée, par l’évent. Les batteries VRLA ne contiennent pas d’acide libre, elles peuvent donc être facilement installées en position inclinée. Si une batterie fuit le long du couvercle sans signes de dommages externes, un défaut de fabrication doit être supposé dans le scellement du couvercle et du récipient.
L’acide peut également trouver son chemin à travers le joint terminal. Le terme professionnel pour ce phénomène est infiltration.
Enfin, s’il y a de l’acide qui s’écoule à travers les bouchons de remplissage. Ceci est le résultat d’un niveau d’électrolyte trop élevé. On oublie souvent que les batteries doivent d’abord être chargées, puis rechargées!
Si une batterie était déchargée dans une pièce fraîche avec une température constante de 0°C, la batterie ne donnerait qu’environ 80% de sa capacité nominale et serait complètement déchargée lorsque la gravité spécifique chutait à 1,140. L’électrolyte de ce S.G. gèlerait à environ -15°C, donnant une marge de 15°C entre la température de l’électrolyte et son point de congélation.
De même, à une température d’électrolyte de -20°C, une batterie ne donnerait que 50% de sa capacité nominale et aurait un S.G complètement déchargé d’environ 1,180. A ce niveau de S.G., la congélation se produit à environ -26°C; la marge entre l’électrolyte et son point de congélation est de 6°C.
Cela agit comme une protection intégrée contre le gel de l’électrolyte car la capacité pouvant être prélevée sur une batterie est réduite à basse température et la baisse de S.G.est par conséquent moindre. Cela signifie que pour une température d’électrolyte donnée, la capacité fournie par la batterie n’est pas suffisante pour geler. Il s’ensuit que la seule fois où l’électrolyte gèle est lorsque la batterie est complètement déchargée puis laissée dans une chambre froide pendant une longue période de temps.
Batterie qui explose.
Une batterie chargée est un dispositif à énergie stockée et une gestion des risques appropriée doit être utilisée dans la manipulation car si l’énergie stockée est libérée en une seule fois, par exemple lorsqu’un outil tombe sur les bornes, cela peut provoquer un court-circuit complet.
Lorsqu’elle atteint l’état de charge complet, toute batterie au plomb produira un gaz oxyhydrogène explosif, se dissipant des évents de la batterie. Dans ces conditions, toute étincelle peut provoquer une explosion qui non seulement endommagera la batterie, mais dispersera également l’acide dans l’environnement. Toute personne proche de la batterie peut être blessée.
La plupart des explosions de batterie se produisent au moment de la connexion et de la déconnexion des câbles ou des bornes. Dans des conditions d’entrepôt, une batterie ne doit pas être emballée immédiatement après la charge. Une étincelle statique peut faire exploser le gaz, qui peut être émis pendant – au moins une heure après – l’état de pleine charge.
Si une batterie explose au moment de la mise sous tension (démarreur, propulseur d’étrave), c’est généralement le résultat d’un niveau d’électrolyte trop bas causé par une charge excessive ou un mauvais entretien. Lorsque les plaques de batterie ne sont pas complètement immergées dans l’électrolyte, le courant élevé peut provoquer une étincelle entre les plaques, faisant exploser l’oxyhydrogène contenu dans la batterie.
L’électrolyte à l’intérieur d’une batterie n’est pas seulement en contact avec la masse active au niveau de la plaque, mais également avec les parties découvertes de la grille elle-même.
La corrosion du réseau est un phénomène normal dans une batterie où le plomb de la grille positive est converti en dioxyde de plomb. Suite à cette conversion, la conductivité électrique et la résistance mécanique de la batterie diminuent progressivement jusqu’à ce que les plaques s’affaissent. C’est un processus inévitable qui a été pris en compte dans la conception.
Une corrosion excessive du réseau est généralement le résultat d’une surcharge structurelle ou au moyen d’une tension de charge trop élevée ou d’un facteur de charge trop élevé. La température est également importante, des températures élevées accéléreront la corrosion du réseau, tandis qu’une température modérée prolongera la durée de vie.
La masse active (pâte) de la plaque positive est constituée de sulfate de plomb. Pendant le chargement, ce sulfate de plomb est converti en oxyde de plomb, pendant la décharge, l’oxyde de plomb est reconverti en sulfate de plomb.
Du fait que le sulfate de plomb a un volume molaire plus grand que le plomb, le matériau actif rétrécit et gonfle à chaque cycle, affaiblissant et éliminant le matériau actif et entraînant finalement une perte de capacité de la plaque.
Une perte accélérée de matière active, également appelée PCL ou perte de capacité prématurée, peut être causée par une décharge profonde. Des exemples typiques de ceci se trouvent souvent dans les applications où les batteries de démarrage ou de semi-traction souffrent d’un régime de charge inadéquat. Parce qu’à chaque charge, la batterie recevra moins d’énergie qu’elle n’en a été fournie, elle fonctionnera à un certain stade à un niveau de décharge pour lequel elle n’a pas été conçue et mettra fin à sa durée de vie beaucoup plus tôt que prévu.
Une perte de masse prématurée par décharge profonde est typique du fait que, sauf dans un processus d’usure normal, la masse active est désintégrée, tandis que la grille n’est pas affectée.
La corrosion des parties métalliques d’une batterie est le résultat d’une réaction chimique entre la borne et les connexions. Il existe trois types de corrosion:
– Corrosion galvanique
La corrosion galvanique est causée par la différence de potentiel entre les métaux qui entrent en contact les uns avec les autres, dans ce cas le matériau de la borne et du connecteur. La corrosion se présente généralement sous forme de cristaux de plomb blanc ou de zinc ou, si les connexions sont en aluminium, sous forme de sulfate d’aluminium. Les connecteurs en bronze se corrodent généralement avec des cristaux bleus. Très souvent, la corrosion montre une combinaison de cristaux blancs et bleus: blancs à cause du plomb dans le clip du connecteur et bleus par l’acheteur dans le câble. Ce type de corrosion peut être évité en appliquant un spray ou de la vaseline. Si la corrosion s’est déjà installée, les bornes et les connecteurs doivent d’abord être nettoyés. Vérifiez les dommages: une surface lisse et lisse est importante pour une bonne conductivité électrique. – Corrosion électrolytique
Si la batterie contient trop d’électrolyte, parce qu’elle a été rechargée au-dessus du niveau maximum ou qu’elle est déchargée. L’acide de la batterie peut déborder et entrer en contact avec les bornes et les connecteurs, entraînant ainsi la corrosion. Ce problème peut être évité en entretenant correctement la batterie.
Moins connu est que l’électrolyte peut également trouver son chemin vers l’extérieur à travers les traversées terminales. Les batteries avec une borne latérale sont plus sensibles à ce phénomène appelé fuite d’électrolyte. – Corrosion atmosphérique
Une autre cause de corrosion peut être trouvée dans la vapeur d’acide qui s’échappe de la batterie lorsqu’elle atteint son plein état de charge. Ce type de corrosion peut être évité en appliquant un spray ou une graisse appropriée telle que la vaseline. Si la corrosion s’est déjà installée, les bornes et les connecteurs doivent d’abord être nettoyés. Vérifiez les dommages: une surface lisse est importante pour une bonne conductivité électrique. Sulfatation Expand
Lorsqu’une batterie se décharge, le plomb et le dioxyde de plomb, qui sont les matériaux actifs sur les plaques d’une batterie, réagissent avec l’acide sulfurique dans l’électrolyte pour générer du courant électrique. Une forme amorphe finement divisée de sulfate de plomb est produite. Pendant la charge, le sulfate de plomb amorphe est facilement reconverti en plomb, en dioxyde de plomb et en acide sulfurique, ce qui ramène essentiellement la batterie à son état initial.
Si une batterie n’est pas complètement rechargée peu de temps après une décharge profonde, le sulfate de plomb cristallisera. Ces gros cristaux obstruent les pores de la masse active et recouvrent la surface de la plaque de sorte que le chargement devient impossible. Le résultat de la sulfatation est une perte permanente de capacité. La matière active sulfatée de la plaque positive est souvent de couleur claire. Une caractéristique typique est la bande de sulfate à un tiers de la hauteur de la plaque.
Au fur et à mesure que la sulfatation se poursuit, la masse active peut être poussée hors de la grille avec une telle force que les grilles se plieront! La charge d’une batterie sulfatée peut provoquer la formation de dendrites au niveau de la plaque négative. Ces cristaux pointus en forme d’aiguille peuvent court-circuiter les plaques positive et négative.
Dans une batterie au plomb, l’électrolyte est un mélange d’eau et d’acide sulfurique. La stratification se produit lorsque l’eau et l’acide se séparent, de sorte que l’acide lourd est concentré sur le fond, ce qui fait que la moitié supérieure de la cellule est pauvre en acide. La partie supérieure de la plaque de batterie sulfatera à cause de l’électrolyte épuisé, et la partie inférieure succombera à une perte de masse et à la corrosion de la grille en raison d’une surcharge!
La stratification se produit si une batterie est maintenue à un état de charge inférieur à 80% et n’a jamais la possibilité de recevoir une charge complète. Cela peut être le résultat d’une auto-décharge en combinaison avec un stockage à long terme, mais aussi dans des situations telles que la conduite sur de courtes distances tout en faisant fonctionner les essuie-glaces et le chauffage électrique.
La stratification peut être corrigée par une charge d’égalisation: le gazage induit par la tension de charge élevée va mélanger l’électrolyte (pas en VRLA).
Les batteries à régulation par valve contiennent un électrolyte immobilisé et par conséquent, ce phénomène ne se produira pas dans les batteries au gel. Dans les batteries AGM, la stratification ne se produira que dans les batteries stationnaires très hautes. Ces batteries sont généralement montées en position inclinée.
Emballement thermique peut être décrit comme une fusion de batterie. C’est un phénomène qui, dans les batteries au plomb, ne se produit que dans les batteries VRLA.
La réaction chimique du processus de recombinaison dans une batterie à régulation par valve est un processus exothermique: elle génère de la chaleur. Lorsqu’une batterie est surchargée à une température ambiante élevée, le processus exothermique augmentera la température à l’intérieur de la batterie plus rapidement qu’elle ne peut être dissipée. L’augmentation de la température diminuera la tension de charge et augmentera en même temps le courant de charge. Cela augmentera à nouveau la température de la batterie et démarrera un cycle de chaleur / courant auto-alimenté qui fera gonfler la batterie et éventuellement fondre. Il existe un risque d’explosion par court-circuit interne et par la présence d’une grande quantité d’oxyhydrogène.
Emballement thermique est un problème qui est avant tout causé par le chargeur, pas par la batterie.