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Informations techniques sur la batterie

En un coup d'œil, une batterie semble être une boîte fournissant de l'énergie électrique. Merci aux progrès techniques dans l'industrie de la batterie; 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 vous adapter et oublier.

Cependant, quelqu'un qui a une application plus exigeante découvrira le côté plus complexe de la batterie. Même avec une maîtrise de l'ingénierie électrique, de la chimie et de la métallurgie; on peut encore être troublé par des demi-vérités et des faussetés entières concernant cet objet quotidien. Ces utilisateurs bénéficieront énormément d'un aperçu plus approfondi du fonctionnement de la batterie de stockage - que nous sommes plus qu'heureux de fournir.

Sur ces en-têtes déroulants, nous aborderons les problèmes les plus courants d'un propriétaire de batterie. rencontre, alors s'il vous plaît cliquez.

La fin de la durée de vie d'une batterie de démarrage est généralement annoncée par un mauvais démarrage, en particulier à basse température. Cela, 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 graduellement, jamais soudainement. Malheureusement, cela ne veut pas dire que les symptômes ne vont pas d'un jour à l'autre: une bonne nuit de gel peut rendre douloureusement clair ce qui à des températures plus élevées est resté inaperçu! Si le problème se produit prématurément, il a probablement été causé par une surcharge et / ou une température excessive, auquel cas il est important de vérifier l'alternateur pour l'empêcher de se reproduire!

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 exigences énergétiques du véhicule. Il en va de même, bien sûr, pour les batteries de démarrage qui ne reçoivent pas une charge suffisante. Les courts trajets pendant lesquels la dynamo ne peut pas charger complètement la batterie finissent par amener la batterie dans un état permanent de décharge profonde, ce qui réduit considérablement la durée de vie de la batterie.

Une autre cause de défaillance de la batterie est souvent négligée: la stratification de l'acide. L'électrolyte sur une batterie stratifiée se concentre sur le fond, provoquant la privation de la moitié supérieure de la pile. La moitié supérieure de la cellule est dépourvue d'acide, ce qui limite l'activité de la plaque, favorise la corrosion et réduit les performances. Tandis que la concentration d'acide est légère au sommet, elle est lourde au fond. Une concentration d'acide aussi élevée augmente artificiellement la tension du circuit ouvert. La batterie semble complètement chargée mais son CCA est faible.

Habitudes de conduite plutôt que des défauts de batterie sont souvent la cause de l'échec de la batterie. Un fabricant de voitures de luxe révèle que sur les 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 fréquentes de l'échec apparent. Le constructeur automobile affirme que le problème est plus fréquent 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, de sorte qu'elle a 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 installations de charge, que le nombre de cycles à attendre sont décidés. 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 entraîner une perte de masse active accélérée et une durée de vie de cycle réduite.

Une autre cause possible de défaillance 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 ne gêne pas seulement le processus de charge, mais elle peut aussi former de gros cristaux qui se chevauchent entre deux plaques et provoquent un court-circuit. Dans le cas d'un tel court-circuit, la tension de la batterie augmente rapidement lorsqu'elle est connectée à un chargeur. Le chargeur verra ceci comme une indication que la batterie est complètement chargée et coupée, laissant la batterie vide.

Pourquoi certaines batteries VRLA se gonflent-elles? Pourquoi certaines batteries VRLA semblent-elles "aspirées"? Pour empêcher la perte permanente de gaz - ainsi la recombinaison a le temps de se produire, chaque cellule peut contenir env. 1,6 livre par pouce carré (psi) de pression sans ventilation. Les batteries à très grandes cellules - telles que les BCI 4D, BCI8D, DIN250, JIS150, JIS200, GC, les véhicules électriques et les autolaveuses - vont se gonfler quelque peu lorsque cette pression normale augmente. Cela est particulièrement vrai à des températures plus élevées, car le boîtier en polypropylène est souple. Par conséquent, une certaine quantité de renflement est normale. Si une batterie se gonfle fortement en 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.

Un aspect aspiré peut aussi être normal.

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 dans la batterie diminue légèrement pendant une décharge. Les batteries profondément déchargées ont souvent un aspect "aspiré". Les batteries avec de grandes cellules peuvent afficher cet aspect 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 manque cette apparence, un test de charge serait prudent.

Battery does not charge. If a battery, in spite of a properly functioning and connected charger does not charge, the battery has most likely fallen victim to sulphation.

Sulphatation results from two factors: state of charge and the amount of time the battery discharged. Sulphatation not only hampers the charging process, but it can also form large crystals which bridge between two plates and cause a short circuit. In the event of such a short circuit the battery voltage will rapidly increase when connected to a charger. The charger will see this as an indication that the battery is fully charged and cut off, leaving the battery empty.

Sulphation always comes with a permanent loss of capacity. Mild sulphation in a flooded battery can sometimes be mended using a suitable charger, but doing so is time-consuming and full recovery may not be expected. .

La batterie ne charge pas. Si une batterie, malgré un chargeur qui fonctionne correctement et ne se recharge pas, a probablement été victime de la sulfatation.

La sulfatation résulte de deux facteurs: l'état de charge et la durée de décharge de la batterie. La sulfatation ne gêne pas seulement le processus de charge, mais elle peut aussi former de gros cristaux qui se chevauchent entre deux plaques et provoquent un court-circuit. Dans le cas d'un tel court-circuit, la tension de la batterie augmente rapidement lorsqu'elle est connectée à un chargeur. Le chargeur verra ceci comme une indication que la batterie est complètement chargée et coupée, laissant la batterie vide.

La sulfatation s'accompagne toujours d'une perte de capacité permanente. La sulfatation légère dans une batterie inondée peut parfois être réparée à l'aide d'un chargeur approprié, mais cela prend du temps et on ne s'attend pas à une récupération complète.

La batterie fuit de l'acide.

L'acide de la batterie est très corrosif et peut causer de graves dommages à son environnement.

Les batteries inondées doivent toujours être maintenues en position verticale pour éviter les fuites d'acide à travers les orifices de remplissage ou, dans le cas d'une batterie fermée, à travers 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 dommage extérieur, un défaut de fabrication doit être pris en compte lors de l'étanchéité du couvercle et du récipient.

L'acide peut également trouver son chemin à travers le joint terminal. Le terme professionnel pour ce phénomène est l'infiltration.

Enfin, s'il y a un déversement d'acide 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 rechargées et rechargées ensuite!

Si une batterie devait être déchargée dans une pièce froide avec une température constante de 0 ° C, la batterie ne donnerait qu'environ 80% de sa capacité nominale et serait complètement déchargée lorsque la densité atteindrait 1,140. L'électrolyte de cette S.G. gèlerait à environ -15 ° C, ce qui donnerait une marge de 15 ° C entre la température de l'électrolyte et son point de congélation.

De manière similaire, à une température d'électrolyte de -20 ° C, une batterie ne donnerait que 50% de sa capacité nominale et aurait une S.G. complètement déchargée d'environ 1,180. A ce niveau de S.G., la congélation se produit vers -26 ° C; la marge entre l'électrolyte et son point de congélation est de 6 ° C.

Cela agit comme une protection intégrée contre la congélation de l'électrolyte, car la capacité pouvant être prélevée sur une batterie est réduite à basse température et la chute en S.G. est par conséquent moindre. Cela signifie que pour toute 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, c'est quand la batterie est complètement déchargée et ensuite laissée dans une pièce froide pendant une longue période de temps.

Une batterie chargée est un dispositif à énergie stockée et une gestion des risques appropriée doit être utilisée lors de la manipulation car si l'énergie stockée est libérée en même temps, par exemple lorsqu'un outil tombe sur les bornes, cela peut entraîner un court-circuit complet.

Lorsque la batterie plomb-acide atteint son état de charge complet, elle produit un gaz oxhydrique explosif qui se dissipe 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 ont lieu 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 sous film plastique immédiatement après la charge. Une étincelle statique provenant de la feuille peut faire exploser le gaz qui peut être émis pendant au moins une heure après l'état de charge complet.

Si une batterie explose au moment de la mise sous tension (démarreur, propulseur d'étrave), elle est généralement le résultat d'un niveau d'électrolyte trop bas provoqué par une charge excessive ou une maintenance médiocre. Lorsque les plaques de la batterie ne sont pas complètement immergées dans l'électrolyte, le courant élevé peut provoquer une étincelle entre les plaques, faisant détoner l'oxyhydrogène contenu dans la batterie. .

L'électrolyte à l'intérieur d'une batterie est non seulement en contact avec la masse active sur la plaque, mais aussi 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. A la suite de 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 de la grille est généralement le résultat d'une surcharge structurelle ou d'une tension de charge trop élevée ou d'un facteur de charge trop élevé. La température est également importante, les températures élevées accélèrent la corrosion du réseau, tandis qu'une température modérée prolonge la durée de vie. .

La masse active (pâte) de la plaque positive est constituée de sulfate de plomb. Pendant la charge, ce sulfate de plomb est converti en oxyde de plomb, pendant la décharge, l'oxyde de plomb est reconverti en sulfate de plomb.

Parce 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 excrétant le matériau actif et conduisant finalement à une perte de capacité de la plaque.

Une perte accélérée de matière active, également connue sous le nom de PCL ou Perte de capacité prématurée, peut être causée par une décharge profonde. Des exemples typiques de ceci sont souvent trouvés dans des applications où les batteries de démarrage ou de semi-traction souffrent d'un régime de chargement inadéquat. Parce qu'avec chaque charge, la batterie recevra moins d'énergie qu'elle n'en a fourni, elle fonctionnera à un niveau de décharge pour lequel elle n'a pas été conçue et terminera sa durée de vie beaucoup plus tôt que prévu.

Typique de la perte de masse prématurée par décharge profonde est que, sauf dans un processus d'usure normale, la masse active est désintégrée, alors que la grille n'est pas affectée.

La corrosion des parties métalliques d'une batterie est le résultat d'une réaction chimique entre le terminal et les connexions. Il y a trois types de corrosion:

1. Corrosion galvanique

La corrosion galvanique est provoquée par la différence de potentiel entre les métaux qui entrent en contact les uns avec les autres, en l'occurrence le matériau du terminal et le connecteur. La corrosion se présente généralement sous la forme de cristaux de plomb 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: blanc en raison du plomb dans le clip de connecteur et bleu par l'acheteur dans le câble. Ce type de corrosion peut être évité en appliquant un spray terminal ou de la vaseline. Si la corrosion est déjà présente, 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.

2. Corrosion électrolytique

Si la batterie contient trop d'électrolyte, car elle a été rechargée au-dessus du niveau maximum ou à l'état déchargé. L'acide de la batterie peut déborder et entrer en contact avec les bornes et les connecteurs, entraînant ainsi de la corrosion. Ce problème peut être évité en prenant soin de la batterie. Moins connu est que l'électrolyte peut également trouver son chemin vers l'extérieur à travers les bagues de la borne. Les batteries avec une borne latérale sont plus sensibles à ce phénomène appelé le courant d'électrolyte.

3. Corrosion atmosphérique

Une autre cause de corrosion terminale peut être trouvée dans l'évacuation de la vapeur d'acide hors de la batterie lorsqu'elle atteint son état de charge complet. Ce type de corrosion peut être évité en appliquant une pulvérisation terminale ou une graisse appropriée telle que la vaseline. Si la corrosion est déjà présente, 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.

Quand 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 le chargement, le sulfate de plomb amorphe est facilement reconverti en plomb, en dioxyde de plomb et en acide sulfurique, ramenant par essence la batterie à son état antérieur.

Si une batterie n'est pas complètement rechargée rapidement après une décharge profonde, le sulfate de plomb cristallisera. Ces gros cristaux bouchent les pores de la masse active et recouvrent la surface de la plaque, de sorte que la charge devient impossible. Le résultat de la sulfatation est une perte permanente de capacité. Le matériau actif sulfaté de la plaque positive est souvent de couleur claire. Une caractéristique typique est la bande de sulfate au tiers de la hauteur de la plaque.

Au fur et à mesure de la sulfatation, la masse active peut être expulsée de la grille si fort que les grilles se courberont! Le chargement d'une batterie sulfatée peut entraîner la formation de dendrites sur la plaque négative. Ces cristaux pointus en forme d'aiguille peuvent court-circuiter les plaques positives et négatives.

Quand 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 le chargement, le sulfate de plomb amorphe est facilement reconverti en plomb, en dioxyde de plomb et en acide sulfurique, ramenant par essence la batterie à son état antérieur.

Si une batterie n'est pas complètement rechargée rapidement après une décharge profonde, le sulfate de plomb cristallisera. Ces gros cristaux bouchent les pores de la masse active et recouvrent la surface de la plaque, de sorte que la charge devient impossible. Le résultat de la sulfatation est une perte permanente de capacité. Le matériau actif sulfaté de la plaque positive est souvent de couleur claire. Une caractéristique typique est la bande de sulfate au tiers de la hauteur de la plaque.

Au fur et à mesure de la sulfatation, la masse active peut être expulsée de la grille si fort que les grilles se courberont! Le chargement d'une batterie sulfatée peut entraîner la formation de dendrites sur la plaque négative. Ces cristaux pointus en forme d'aiguille peuvent court-circuiter les plaques positives et négatives.

Thermal Runaway peut être décrit comme une fusion de batterie. C'est un phénomène que dans les batteries au plomb se produit uniquement dans les batteries VRLA.

La réaction chimique du processus de recombinaison dans une batterie à Valve Régulée est un processus exothermique: elle génère de la chaleur. Lorsqu'une batterie est surchargée à une température ambiante élevée, le processus exothermique augmente la température à l'intérieur de la batterie plus rapidement que ce qui peut être dissipé. L'augmentation de la température diminuera la tension de charge tout en augmentant 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 finira par la faire fondre. Il y a un risque d'explosion par court-circuit interne et présence d'une grande quantité d'oxyhydrogène. L'emballement thermique est un problème qui est d'abord causé par le chargeur et non par la batterie.

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