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RÉSUMÉ
Les accumulateurs au plomb sont très présents dans le secteur de l’automobile, notamment dans les véhicules à combustion interne, mais aussi comme batteries stationnaires. De plus, on leur prévoit un bel avenir également dans le stockage intermédiaire des énergies renouvelables. Cet article commence par décrire la constitution et le principe des accumulateurs au plomb, il poursuit par la présentation de ses caractéristiques électriques et les causes de défaillance. Pour terminer, il présente différentes applications de ces dispositifs.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jack ROBERT : Professeur émérite à l’université Paris Sud XI
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Jean ALZIEU : Ingénieur-chercheur à Électricité de France
INTRODUCTION
L’ingénieur français, Gaston Planté a réalisé le premier accumulateur au plomb en 1860. Ce dispositif a connu, grâce à l’automobile, un développement considérable, puisque sur un véhicule à combustion interne, un accumulateur au plomb assure le lancement du moteur (starting) et intervient au niveau de l’éclairage (lighting) et de l’allumage (ignition). À ce débouché, dit des « SLI batteries », s’ajoutent celui, également important, des batteries stationnaires (téléphone, secours…), ainsi que celui, plus restreint, de la traction lourde (camions, autobus électriques, engins de levage…). Enfin, le stockage intermédiaire qui accompagne généralement l’exploitation des énergies renouvelables, solaire et éolienne, laisse prévoir un nouvel et important débouché. On reviendra sur ces points, mais il a paru utile de les évoquer en préambule, du fait de leurs conséquences. Dans ces domaines, les intérêts économiques sont tels et la concurrence, si rude, que malgré la perspective de débouchés accrus ou nouveaux, les entreprises restent très prudentes en matière d’innovation.
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6. Causes de défaillance d’un accumulateur au plomb
La durée de vie d’un accumulateur à plaques planes est de l’ordre de 1 200 cycles charge-décharge, 1 500 cycles pour un accumulateur à plaques tubulaires. Il s’agit là de valeurs indicatives car de nombreux paramètres influencent sensiblement la durée de vie, dont la profondeur de décharge et la température. La fin de vie se traduit par une chute rapide de la capacité, 50 % en quelques cycles, plus dans le cas de certains courts-circuits.
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La corrosion des grilles positives, défaut que l’on sait inexorable, provoque la « mort » – le terme est consacré par l’usage – de batteries convenablement utilisées (et entretenues, le cas échéant).
Cette corrosion se traduit 3.3 par une diminution de la conduction électrique de ces grilles ainsi qu’une altération des propriétés mécaniques de la plaque. Enfin l’allongement des grilles est à l’origine de courts-circuits. Seule l’utilisation d’alliages de plomb peu corrodables permet d’atteindre les durées de vie citées ci-dessus.
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Un autre facteur de défaillance peut intervenir préalablement, la dégradation de la matière active positive, sous forme de particules micrométriques. Ce phénomène, appelé shedding (perte, chute, en anglais) est précédé du softening (ramollissement) de la matière active. Ces particules tombent au fond du bac ou pénètrent dans le réseau poreux des séparateurs, notamment ceux du type AGM. L’accumulation des sédiments provoque des courts-circuits entre plaques tandis que les séparateurs voient leur conductivité ionique, altérée. À ce jour, il n’existe pas de justification scientifique satisfaisante du shedding. L’hypothèse selon laquelle la différence de volume molaire du dioxyde et du sulfate de plomb (respectivement, 25,5 et 48,9 cm 3/mol) provoquerait, en décharge, des contraintes qui disloqueraient la matière active, est infirmée par plusieurs faits expérimentaux....
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