Bienvenue sur EveryBodyWiki ! Créez un compte ou connectez vous pour participer, améliorer ou créer un article, une biographie (la vôtre ?), une page entreprise...


Régénération batteries plomb/acide

De EverybodyWiki Bios & Wiki


La régénération d'une batterie plomb/acide consiste à restaurer sa capacité, qui se réduit au fur et à mesure de son utilisation. Plusieurs phénomènes peuvent être responsables du vieillissement d'une batterie plomb/acide (corrosion, court-circuit interne…). La principale raison reste la formation d'amas de cristaux de sulfate de plomb sur les électrodes[1], qui peuvent être éliminés par un procédé de régénération utilisant des impulsions électriques[2].

Principe de fonctionnement d'une batterie plomb/acide[modifier]

Une batterie plomb/acide est constituée de deux électrodes. Le pôle négatif est en plomb (plus précisément un alliage de plomb) et se comporte comme une anode (réaction d'oxydation) en décharge, et le pôle positif est en dioxyde de plomb (PbO2) et se comporte comme une cathode (réaction de réduction) en décharge. Ces électrodes sont immergées dans une solution d’acide sulfurique (H2SO4), l’électrolyte. Les potentiels standards des deux électrodes sont :

E°(PbO2/PbSO4) = 1,69V vs. NHE[3]

E°(PbSO4/Pb) = -0,356V vs. NHE[3]


Ainsi, la force électromotrice d’une batterie plomb/acide est de 2.04V. Lors de la décharge de la batterie, les réactions d’oxydo-réduction suivantes se produisent :


À la cathode[4] : '"`UNIQ--postMath-00000001-QINU`"'

À l'anode[4] : '"`UNIQ--postMath-00000002-QINU`"'


En plus de permettre la conductivité ionique et d’isoler électroniquement les électrodes, l’électrolyte participe aux réactions électrochimiques.

La réaction globale dite de double sulfatation, est la suivante :


'"`UNIQ--postMath-00000003-QINU`"'


Lors de la charge de la batterie, la réaction inverse se produit, menant à la désulfatation des électrodes.

La sulfatation[modifier]

On distingue toutefois la sulfatation « normale », où des cristaux de PbSO4 de petites tailles se forment sur les électrodes durant la décharge et se dissolvent facilement durant la charge, de la sulfatation « dure ou irréversible ». En pratique, au fur et à mesure des cycles de charge/décharge de la batterie, les électrodes ne sont jamais complètement désulfatées. On observe alors une réorganisation des cristaux de PbSO4 par des mécanismes de dissolution/recristallisation[5], entrainant la formation d’amas de gros cristaux de PbSO4 insolubles dans l’électrolyte.

Différents facteurs peuvent mener à cette sulfatation irréversible, comme une température d’utilisation élevée, une trop forte concentration en acide sulfurique, ou encore une période prolongée sans utilisation de la batterie[6]. Cette sulfatation dure affecte significativement les performances de la batterie. En effet, le phénomène de cristallisation en sulfate de plomb consomme les ions sulfates de l’électrolyte, menant à une diminution de leur concentration. D’autres part, ces amas de cristaux de sulfate de plomb réduisent la porosité des électrodes, et ainsi leurs surfaces réactionnelles. Enfin, le volume du sulfate de plomb formé est significativement plus important que celui du matériau initial consommé, entrainant une diminution du volume poreux accessible par l’électrolyte.

En conséquence, cette sulfatation dure tend à augmenter la résistance interne de la batterie, et à réduire sa capacité.

Procédé de régénération de batteries plomb/acide[modifier]

Pour restaurer la capacité perdue d’une batterie plomb/acide, il faut forcer la dissolution de ces amas de cristaux de sulfate de plomb, qui ne se produit plus au cours du cycle de charge classique. On parle alors de régénération de la batterie, qui peut se faire via un procédé utilisant des impulsions électriques de fortes puissances, à une fréquence donnée (typiquement quelques centaines de hertz). L’énergie de ces impulsions électriques est transmise aux électrodes. Les cristaux de PbSO4, qui ont une résistance plus élevée que la matière active (Pb / PbO2), vont entrer en résonance sous l’effet des impulsions. Le choc électrique se transforme en choc mécanique, ce qui amorce et facilite la dissolution des cristaux de sulfate de plomb dans l’électrolyte. Ainsi, la surface active des électrodes est récupérée, et la capacité de la batterie augmente significativement.

Ce procédé s’avère efficace, et plusieurs régénérateurs de batteries sont utilisés dans le commerce. A titre d’exemple, une batterie plomb/acide perd environ 50% de sa capacité au bout de 5 ans d’utilisation. Bien que d’autres problèmes puissent être la cause de ce vieillissement (corrosion des électrodes, court-circuit interne…), la raison principale de cette perte de capacité est très souvent la sulfatation dure. Après régénération, la capacité atteint des valeurs allant de 90% à 100% de la capacité nominale de la batterie[7].

Références[modifier]

  1. (en) F Mattera, D Benchetrite, D Desmettre et J. L Martin, « Irreversible sulphation in photovoltaic batteries », Journal of Power Sources, série Selected Papers Presented at the Eighth European Lead Battery Conference, vol. 116, no 1,‎ , p. 248–256 (ISSN 0378-7753, DOI 10.1016/S0378-7753(02)00698-5, lire en ligne, consulté le 15 octobre 2020)
  2. L.T. Lam, H. Ozgun, O.V. Lim et J.A. Hamilton, « Pulsed-current charging of lead/acid batteries — a possible means for overcoming premature capacity loss? », Journal of Power Sources, vol. 53, no 2,‎ , p. 215–228 (ISSN 0378-7753, DOI 10.1016/0378-7753(94)01988-8, lire en ligne, consulté le 15 octobre 2020)
  3. 3,0 et 3,1 Glaize, Christian., Lead and nickel electrochemical batteries, ISTE, (ISBN 978-1-118-56265-9, 1-118-56265-8 et 1-118-56312-3, OCLC 826022184, lire en ligne)
  4. 4,0 et 4,1 Reddy, Thomas B. et Linden, David., Linden's handbook of batteries, McGraw-Hill, (ISBN 978-0-07-162419-0, 0-07-162419-8 et 0-07-177332-0, OCLC 692762479, lire en ligne)
  5. (en) D. Pavlov et I. Pashmakova, « Influence of the size of PbSO4 crystals on their solubility and the significance of this process in the lead-acid battery », Journal of Applied Electrochemistry, vol. 17, no 5,‎ , p. 1075–1082 (ISSN 1572-8838, DOI 10.1007/BF01024373, lire en ligne, consulté le 15 octobre 2020)
  6. H. Behret et H. Binder, « H. Bode:Lead-Acid Batteries. Übersetzung von R. J. Brodd und K. V. Kordesch, The Electrochemical Society Series. John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto 1977. 387 Seiten, Preis: £ 21.75, $ 36.80 », Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie, vol. 82, no 6,‎ , p. 665–666 (ISSN 0005-9021, DOI 10.1002/bbpc.197800141, lire en ligne, consulté le 15 octobre 2020)
  7. « Batterie Plus - Régénérateurs de batteries », sur Battery Regeneration (consulté le 15 octobre 2020)


Erreur Lua dans Module:Catégorisation_badges à la ligne 170 : attempt to index field 'wikibase' (a nil value).Erreur Lua dans Module:Suivi_des_biographies à la ligne 189 : attempt to index field 'wikibase' (a nil value).


Autres articles du thème Énergie énergie : Louis Pousse, Modes de vie en 2050, Virage énergie Nord-Pas-de-Calais, Dominique Mouillot, Agences locales de l'énergie et du climat, Mauerhofer & Zuber, Comparatif accus (piles rechargeables)

Autres articles du thème Chimie Chimie : Dibond, Centrifugeuse satellitaire à axes obliques, Cabot Microelectronics


Cet Article wiki "Régénération batteries plomb/acide" est issu de Wikipedia. La liste de ses auteurs peut être visible dans ses historiques et/ou la page Edithistory:Régénération batteries plomb/acide.


Les cookies nous aident à fournir nos services. En utilisant nos services, vous acceptez notre utilisation des cookies.