II – LES ACCUMULATEURS : le stockage sous forme électrochimique
Introduction
L'énergie électrique sous forme de courant continu peut être stockée dans des piles, batteries.
L'énergie stockée dans une pile est épuisable et le procédé chimique utilisé pour fournir l'énergie est irréversible : cycle de décharge uniquement.
L'énergie stockée dans un accumulateur est épuisable mais le procédé chimique utilisé pour fournir l'énergie est réversible: cycle de décharge et de charge possibles.
Les 3 grandeurs principales qui caractérisent les batteries sont :
la tension fournie au cours de la décharge. Elle s'exprime en Volts (V)
la capacité représente la quantité d'électricité que fournit la batterie en ampère-heure (Ah)
la densité énergétique est la quantité d'énergie stockée par unité de masse. Elle s'exprime en Watt.heure par kilogramme (Wh/kg)
Comparatif de différente technologie de batterie
Type de batterie | Densité (Wh/kg) | Plage de puissance | Utilisations | |
|---|---|---|---|---|
| Plomb | 50 | 100 W à 10 MW | Véhicules routiers, véhicules électriques, site isolé non raccordé au réseau |
| NiCd | 50 | Quelques Watt | Outillage portatif |
| NiMh | 75 | Quelques Watt | Téléphones portables, GSM, appareils photo, rasoirs électriques |
| Li-ion | 300 | 100 W à 10 MW | Téléphones portables, GSM, véhicules électriques, appareils photo, ordinateurs portables |
| Li-Pol | 120 | 100 W à 10 MW | Véhicules électriques légers, téléphones portables GSM , drone |
Complément :
Un effet mémoire existe sur certains types de batteries. Avant de recharger les batteries qui en sont pourvues, il faut attendre qu'elles soient totalement déchargées sous peine de les endommager.
L'impact environnemental :
La majeure partie du plomb des batteries provient du recyclage. Le problème posé par les batteries aux plomb se situe essentiellement dans la récupération des plastiques contaminés par le plomb et l'acide sulfurique.
Le cadmium, métal lourd et très polluant. Dans la mesure où le taux de recyclage est très important pour ces batteries, ce n'est pas un danger pour l'environnement. Le cadmium est désormais interdit pour les batteries grand public.
Pour les batteries Li-ion et Li-Pol, le lithium représente moins de 1% du poids de la batterie. Le lithium est peu recyclé, il est stocké sous forme de cailloux dans des décharges qui le rend non polluant.
Fondamental : Avantages et inconvénients
Type de batterie | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|
Plomb | Nombre de recharges important Température de fonctionnement élevée Faible auto-décharge | Faible densité énergétique Temps de charge élevé |
NiCd | Nombre de recharges important Temps de charge faible Température de fonctionnement élevée | Faible densité énergétique Temps de charge élevé Auto décharge élevée |
NiMh | Température de fonctionnement élevée | Nombre de recharges faible Auto décharge élevée |
Li-ion | Forte densité énergétique Léger Nombre de recharges important Température de fonctionnement élevée Rendement énergétique élevé | 100 W à 10 MW |
Li-Pol | Forte densité énergétique Léger Rendement énergétique élevé | Nombre de recharges faible Température de fonctionnement faible |