Batteries, accumulateurs et piles
Les batteries, les accumulateurs et la piles sont des éléments de stockage d’énergie électrique. À la différence des batteries et des accumulateurs, les piles ne sont pas rechargeables.
Pour être exact, une batterie par définition est une association d’éléments accumulateurs
La quantité d’énergie stockée dans cet élément vaut :
\(E=Q= C \cdot U\)avec U en (V), C en (A.h) et E (ou Q) en (W.h)
Les technologies de ces éléments accumulateurs sont nombreuses. Cela donne naissance à différentes technologies de batteries dont les tensions U des éléments sont différentes.
Pour ne citer que quelques unes voici les principales :
| Technologies | Plomb | Nickel – Cadmium | Nickel – Métal Hydride | Nickel – Zing | Lithium – ion | Lithium – ion sur Polymère | Alcaline – régénérable |
| Abréviation | Pb | Ni-Cd | Ni-MH | Ni-Zn | Li-ion | Li-Po | Pb alcaline |
| Uaccumulateur | 2V | 1.2 V | 1.2 V | 1.65 V | 3.6 V | 3.7 V | 1.5 Pb alcaline : |
- Pb : Plomb => Uélément = 2V
- Ni-Cd : Nickel – Cadmium
- Ni-MH : Nickel – Métal Hydride
- Ni-Zn : Nickel – Zing
- Li-ion : Lithium – ion
- Li-Po : Lithium – ion sur Polymère
- Pb alcaline : Alcaline – régénérable
Les batteries et accumulateurs sont formés d’association d’éléments en série et ou parallèle permettant ainsi d’obtenir des batteries de tensions U et de capacités C différentes.
Associations d’éléments accumulateurs
En série
Équivalent à :
La tension est multipliée par 3 mais la capacité de l’ensemble reste égale à C.
\(E=Q= C \cdot 3 \cdot U\)
En parallèle (dérivation)
Équivalent à :
La tension reste identique mais le courant débité est multiplié par 3.
La capacité C’ est multipliée par 3
\(E=Q= C’ \cdot U= 3 \cdot C \cdot U\)
Association série ou parallèle de batteries
Les règles d’association sont les mêmes que pour les éléments accumulateurs !
Exemples :
Association série de batteries
Association parallèle de batteries
Association série et parallèle de batteries
Quelques points de vocabulaire :
Capacité en A.h :
une batterie de 40 Ah se décharge en 1h si elle débite un courant de 40A, en 2h si elle débite un courant de 20 A, etc..
Energie en W.h :
énergie stockée, liée à la valeur précédente, mais en tenant compte de la tension. Il faut appliquer la formule suivante pour connaître la quantité d’énergie stockée :
\(E=Q= C \cdot U\) avec E (W.h), C (A.h) et U (V)
Attention : il est difficile de savoir la quantité d’énergie restante par une mesure de tension, en particulier dans les batterie Plomb, la décharge n’est pas linéaire…
Plomb et Lithium – ion
Puissance en W :
puissance maximale que la batterie peut fournir – il faut préciser pendant combien de temps (en général 10 s) et distinguer « en charge » ou « en décharge »
Lien entre énergie stockée et puissance (débit d’énergie) : Diagramme de Ragone
Etat de charge en % (SOC = State of Charge) :
rapport de la capacité actuelle en Ah à la capacité initiale SOC = 100 % : batterie chargée
Profondeur de décharge en % (DOD = depth of discharge) :
DOD = 1 – SOC
DOD = 100 % : batterie déchargée