Avant, il était facile de travailler sur les systèmes électriques des voitures. La batterie fournissait simplement de l’énergie au démarreur de la voiture lors du démarrage ou pour faire fonctionner le petit nombre d’accessoires lorsque le moteur ne tournait pas. Le reste du temps, l’alternateur chargeait la batterie et alimentait le reste du véhicule et le système d’allumage. Alors que les toutes premières voitures n’avaient pas de batteries et que certaines voitures anciennes avaient des systèmes de masse positifs de 6 V, la plupart d’entre nous ont vécu toute notre vie où les batteries de voiture sont de plusieurs tailles (contrôlées par Battery Council International) et les voitures ont un 12 V, système de masse négatif.
Les temps ont changé. Les voitures n’ont plus de distributeurs, elles ont des ordinateurs. Ils ont également de nombreux gadgets allant du GPS aux caméras de recul et aux chargeurs de téléphones portables. Les batteries ont dû devenir plus robustes et la tendance moderne est de nécessiter également moins d’entretien. Ainsi, aujourd’hui, vous constaterez qu’il n’y a pas qu’un seul type de batterie de voiture. Mais comment fonctionnent ces autres batteries et qu’est-ce qui n’allait pas avec la bonne vieille pile humide au plomb ?
Aux fins de cet article, je ne parle pas des batteries de voitures électriques, ce qui est un tout autre sujet – et la plupart d’entre elles ont également une batterie de voiture ordinaire.
Au royaume du pratique
De retour à la réalité, vous n’avez pas besoin de payer 800 $ pour une batterie de voiture, mais il existe un certain nombre de choix. La batterie traditionnelle avec laquelle nous avons tous grandi est une batterie plomb-acide à cellules inondées. Ces batteries ont un certain nombre de caractéristiques souhaitables. Ils restent longtemps chargés. Ils peuvent gérer de grandes surtensions comme celles qui se produisent lorsque vous lancez le démarreur. Ils peuvent survivre en étant légèrement déchargés et rechargés plusieurs fois. En fait, la plupart de ces batteries n’aiment pas être totalement déchargées et rechargées.
Ces batteries sont assez simples. Chaque cellule a une grille avec un alliage à base de plomb pour les cathodes et des anodes en oxyde de plomb reposant dans de l’acide sulfurique. Une batterie typique a six cellules pour atteindre 12,6 V, et il y avait un capuchon qui permettait à l’utilisateur d’ajouter de l’eau – de préférence de l’eau distillée – en cas de besoin et qui évacuait également l’hydrogène gazeux généré pendant la charge.
Évaporation et délestage
Le fléau de tout cela est l’évaporation de la batterie à électrolyte. Avec de vieilles piles, vous pourriez en fait renverser le contenu. Le fonctionnement sur batterie élimine également l’eau. La chaleur peut évaporer le liquide. Moins de liquide signifie moins de surface exposée à l’électrolyte, ce qui réduit les capacités de la batterie. Cela peut également entraîner une sulfatation, où les électrodes sont recouvertes de sulfate de plomb, ce qui affaiblit la batterie et nécessite une recharge minutieuse.
Cependant, l’usure principale de ce type de batterie est la façon dont une partie du matériau perd du sulfate de plomb pendant le fonctionnement, qui coule au fond de la batterie. Les batteries à cycle profond auront des plaques plus épaisses et plus d’espace au fond pour que les déchets s’accumulent. Finalement, si suffisamment de déchets s’accumulent au fond, la batterie tombera en panne.
Améliorations
À l’époque où vous deviez vérifier l’eau dans la batterie comme vérifier l’air dans les pneus, il y avait des additifs comme le VX-6 que vous pouviez verser dans les cellules de la batterie qui utilisaient du sulfate de cadmium pour empêcher la sulfatation. Du moins, c’était l’affirmation que certains contestaient.
Mais clairement, vous aimeriez avoir une batterie qui dure éternellement et ne nécessite aucun entretien. Vous ne pouvez pas tout avoir, bien sûr, mais vous pouvez essayer. De nouveaux alliages ont réduit la quantité d’eau décomposée, de sorte que les batteries peuvent contenir suffisamment de liquide pour durer pendant toute leur durée de vie utile. C’est pourquoi la plupart des batteries aujourd’hui sont scellées et n’ont que des évents pour que le gaz s’échappe pendant la charge.
Les batteries inondées améliorées étaient une autre innovation et ont réussi à supplanter largement les batteries conventionnelles. Ceux-ci utilisent un séparateur polymère qui est poreux à l’électrolyte mais empêche les plaques de se court-circuiter. Ces batteries durent beaucoup plus longtemps que les batteries conventionnelles et ont une bien plus grande tolérance aux décharges profondes.
Clous de verre
La principale batterie aujourd’hui, cependant, est la batterie AGM ou batterie à tapis de verre absorbant. Celles-ci sont également connues sous le nom de batteries au plomb régulées par soupape ou VRLA ou de batteries au plomb scellées. Techniquement, VRLA ou plomb-acide scellé peut également faire référence à des cellules de gel, mais dans les applications automobiles, vous voyez généralement des batteries AGM en raison de la charge rapide et de la longue durée de vie qu’elles offrent.
L’innovation clé des batteries AGM est que l’électrolyte n’est pas un liquide. Au lieu de cela, il est maintenu dans un tapis de fibre de verre tissé à partir de fibres de verre très fines. Lors de la fabrication, les tapis sont trempés dans de l’acide, essorés pour éliminer l’excès de liquide, puis installés dans la batterie où ils maintiennent suffisamment d’acide en contact avec les électrodes pendant toute la durée de vie de la batterie.
Les batteries AGM nécessitent peu d’entretien et, contrairement aux batteries liquides, peuvent fonctionner dans n’importe quelle orientation. Ceci est particulièrement important dans les véhicules tout-terrain et les motos où la batterie peut être basculée ou retournée. Ils émettent également moins d’hydrogène gazeux, ce qui les rend plus sûrs. Ils ne nécessitent aucun entretien périodique, mais ils peuvent ou non durer plus longtemps qu’une batterie conventionnelle correctement entretenue. Notez cependant que si vous ne maintenez pas correctement la batterie normale, tous les paris sont annulés. Là encore, la surcharge est plus difficile pour les AGM.
Alors qu’un tapis semble impliquer une structure plate en forme de coussin, les tapis AGM peuvent être roulés ou placés dans d’autres configurations en fonction de la batterie. Par exemple, ci-dessous, vous pouvez voir une comparaison entre une batterie conventionnelle et une batterie AGM en spirale. Une autre option pour les électrolytes semi-solides est la cellule de gel, mais vous ne les voyez pas souvent dans les applications automobiles car l’acide sulfurique gélifié ne fonctionne pas bien à des températures plus froides.
Il existe des moyens de résoudre certains types de problèmes dans les batteries non scellées, dont certaines impliquent de fortes pointes de tension. Thomas Edison aimait utiliser des batteries au nickel-fer dans sa voiture électrique, et il peut y avoir aussi un certain renouveau de cette technologie dans certains cas.
Image en vedette : « Batteries de voiture Walmart EverStart, batterie » par Mike Mozart
