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Les batteries au plomb: différents technologies

La batterie au plomb est commercialisée depuis 1880, et est longtemps restée sans évoluer.
Batteries au plomb pour le camping-car
Aujourd'hui, elle connait plusieurs déclinaisons techniques, décrites par des termes souvent abscons, et même redondants. Le présent article a pour objectif de mettre les choses à plats, de présenter les différentes technologies, leurs avantages et inconvénients dans le cadre de l'installation dans un camping-car.

Une batterie plomb de 12 volts est composée de 6 éléments de tension nominale 2 volts, reliés en série, et baignant dans une électrolyte constitué d'eau déminéralisée et d'acide sulfurique.

Nota: les tensions indiquées dans l'article sont pour une t° ambiante de 20°c. Elles sont données ici à titre purement indicatif. Consulter les caractéristiques d'une batterie donnée sur le site de son constructeur.

2 familles, les batteries ouvertes ou fermées


Chronologiquement, les batteries ont d'abord été ouvertes. C'est à dire que le dégagement d'oxygène et hydrogène résultant de l'électrolyse produisant le courant se traduit par une perte d'eau par évaporation.

Les batteries ouvertes



On les reconnait facilement grâce aux petits bouchons vissés au dessus de chaque élément. Ces bouchons comportent un très petit orifice permettant à l'hydrogène de s'échapper.

Position: afin que les plaques soient toujours recouvertes par l'électrolyte, les batteries à électrolyte liquide doit rester en position à peu près horizontale.

Entretien: Ces batteries nécessitent un entretien régulier consistant à refaire le niveau de l'électrolyte, à l'aide d'eau distillée ou déminéralisée (eau pour fer à repasser), qui doit recouvrir les plaques de quelques millimètres. A faire tous les mois, selon utilisation et température ambiante. Voir Batteries: entretien et rénovation

Appellations: Ces batteries sont dites ouvertes, ventilées, "vented" ou encore "flooded". Ce sont nécessairement des batteries à électrolyte liquide.

Les tensions conseillées sont
- charge absorption : 14,8 v
- charge d'entretien: 13,8 v
- seuil de tension basse: 10,8 v
- tension pour 80% de décharge: 11,8 v
- Intensité conseillée en charge ou décharge: C/10
- Auto-décharge: 30%/mois

En fin de charge, la tension s'établit à 12,8v pendant quelques instants puis se stabilise à 12,6 volts.

Avantages:
- Prix,
- Supportent bien les surchauffes, inertie thermique élevée
- Possibilité de rattraper les surchauffes par ajout de liquide
- Possibilité d'évaluer l'état de la batterie en mesurant la densité de l'électrolyte
- Fiabilité

Défauts:
- Entretien régulier nécessaire par appoint d'eau,
- Position horizontale, sans secousses,
- Transport délicat, à cause de l'acide,
- Nécessitent un emplacement ventilé (Dégagement d'hydrogène),
- Craignent le gel; prévoir emplacement chauffé ou hivernage;

Les batteries étanches


Par opposition aux précédentes, la génération suivante ne permet plus aux gaz de s'échapper, ni de faire l'entretien par ajout d'eau.

Appellations: Ces batteries sont dites étanches, fermées, scellées, "sealed", sans entretien ou encore VRLA. Ces dénominations ne permettent pas de clairement définir leur technologie, car la nature de l'électrolyte peut encore varier selon plusieurs technologies, présentées ci-dessous.

VRLA signifie "valve-regulated lead–acid"; en français: Batterie acide-plomb à régulation par valve.

Une valve, ou soupape de sécurité permet d'évacuer tout excès de pression.

Avantages des batteries étanches:
- Moindres poids et encombrement à capacité égale,
- Sans entretien,
- Ne craignent pas les secousses et les positions penchées,
- Moins sensibles au gel,
- Sans risque d'explosion due au dégagement d'hygrogène,
- Sans risque de fuite d'acide (mais prévoir tube d'évacuation après soupape).

Inconvénients des batteries étanches:
- Prix plus élevé,
- Exigent une régulation fine de la charge, avec correction de t°,
- Craignent les surchauffes, causant un assèchement irréversible.

Batteries sans entretien à électrolyte liquide


que l'on appelle couramment "sans entretien", bien que le terme soit imprécis. Ici, plus de bouchons visibles en partie supérieure. Un compartiment en partie supérieure récupère les gaz hydrogène et oxygène, qui se recombinent en eau puis retournent dans les éléments.

Ce système est très efficace. J'ai ainsi pu utiliser pendant 11 ans une batterie de démarrage dans une voiture couchant dehors.

Les tensions conseillées sont

- charge absorption: 14,2 v
- charge d'égalisation: 14,4 v
- charge d'entretien: 13,7 v
- seuil de tension basse: 10,8 v
- tension pour 80% de décharge: 11,8 v
- Intensité maximale en charge ou décharge: C/10

Position: L'électrolyte étant liquide encore, ces batteries doivent rester en position à peu près horizontale.

Avantages: Prix, sans entretien.
Défauts: position horizontale. Pas de possibilité de rajout d'eau en cas de surchauffe.

Batteries sans entretien Gel



Identiques aux précédentes, mais l'électrolyte est combinée à un gel de silice pour former un gel.

Les tensions conseillées sont

- charge absorption: 14,2 v
- charge d'égalisation: 14,1 à 14,3 v
- charge d'entretien: 13,4 v
- seuil de tension basse: 10,8 v
- tension pour 80% de décharge: 11,5 v
- Intensité maximale en charge ou décharge: C/4
- Auto-décharge: 3%/mois

Avantages/ Inconvénients:
Outres ceux cités plus haut et communs aux batteries étanches:

Avantages:
- Accepte des décharges très profondes (90%) si recharge immédiate,
- Accepte les charges rapides (jusqu'à C/10),
Défauts:
- Craignent les fortes chaleurs qui diminuent la durée de vie
- Prix élevé
- Sensibilité aux excès de charge; requièrent un régulateur de qualité.

Batteries sans entretien AGM



AGM signifie Absorbed Glass Mat. Ceci défini une électrolyte liquide imprégnant un tissu ou buvard en fibre de verre (boro-silicate).

Position: De fait, l'électrolyte est prisonnière du tissu absorbant et ces batteries acceptent des angles prononcés qui permettent, par exemple, de les utiliser dans les bateaux.

Leurs tensions de charge sont proches de celles des batteries ouvertes. Aussi, elles peuvent remplacer ces dernières sans avoir à changer ou re-paramétrer les appareils de charge (alternateur, régulateur solaire, chargeur).

- charge absorption: 14,4 v
- charge d'égalisation: 14,5 v
- charge d'entretien: 13,5 v
- seuil de tension basse: 10,8 v
- tension pour 80% de décharge: 11,5 v
- Intensité maximale en charge ou décharge: C/4
- Auto-décharge: 3%/mois

Avantages/ Inconvénients:
Outres ceux cités plus haut et communs aux batteries étanches:

Avantages:
- Accepte des décharges très profondes (80%) si recharge immédiate,
- Accepte les charges rapides (jusqu'à C/4),
- Faible taux d'auto-décharge
- Remplace toute batterie ouverte en conservant les chargeurs
Défauts:
- Craignent les fortes chaleurs
- Prix élevé
- Sensibilité aux excès de charge; requièrent un régulateur de qualité.

Charge d'une batterie AGM
En 3 ou 4 phases, la première étant à courant constant, et tension progressive, appelée "Bulk". Ce courant est au maximum de c/3 (donc 33 A pour une batterie de 100 Ah), la tension finale étant de l'ordre de 14,6 volts. Cette étape représente environ 60% du temps total de charge, et 80% de la charge en énergie.

Deuxième phase appelée Absorption, avec une tension de l'ordre de 14,6 volts. On est alors à 100% de charge.

Troisième phase, éventuelle, dite "Equalization" ou encore balance, égalisation... Menée pendant quelques minutes à une tension élevée, elle a pour but de lutter contre la sulfatation des plaques et la stratification de l'électrolyte. Ne convient pas pour les batteries Gel.

Dernière phase, dite floating ou maintien. Elle a pour rôle de compenser l'auto-décharge, et d'alimenter les éventuels appareils en fonction, en maintenant une tension à 13,6 volts. Elle peut être appliquée en permanence.

Encore 2 familles: les batteries de démarrage et les batteries à décharge profonde



C'est une autre façon de classer les batteries ouvertes , étanches, gel ,agm.

Une batterie de démarrage est conçue pour supporter un violent appel de courant, tel celui du démarreur d'un moteur diesel, plusieurs centaines d'ampères. Normalement, après un démarrage, la batterie est rechargée aussitôt par l'alternateur. Ces batteries supportent très mal des décharges supérieures à 40% de leur capacité.

A l'opposé, la batterie à décharge profonde, encore appelé batterie stationnaire ou à décharge lente, conseillée pour nos cellules, supporte très mal les forts appels de courant, et supporte bien les décharges profondes jusqu'à 80% de la capacité de la batterie.

On choisira donc la bonne batterie pour le bon usage, et ceci de façon indépendante de la nature de l'électrolyte (liquide, Gel, Agm...).
Techniquement, la différence se situe au niveau de l'épaisseur des plaques, plus épaisses dans les batteries à décharge profonde.

Bilan: que choisir pour la cellule de nos camping-cars ?


Tout d'abord, je dirais une batterie à décharge profonde. On en trouve à partir de 110 euros en promo (100 Ah). Faire l'économie de quelques euros en choisissant une batterie de démarrage me parait un mauvais calcul.

Ensuite, batterie ouverte, sans entretien, Gel ou AGM ?

Si vous acceptez de faire un entretien facile mais régulier, et désirez préserver votre budget, je conseillerais une batterie ouverte.
Celle-ci pardonnera les surchauffes toujours possibles en cas de régulateur solaire, alternateur ou chargeur secteur peu respectueux.

Si vous voulez la tranquillité, pas d'entretien, prenez une batterie Gel ou Agm. Assurez-vous alors de la qualité de vos équipements et de leur adéquation avec ces technologies: valeurs de tension de charge et présence d'une compensation en température. Attention, pour les batteries GEL, il faut que les chargeurs et régulateurs soient adaptés.




Faq


Y a t'il d'autres technologies de batterie ?
Passons sur les batteries au Nickel, dépassées et polluantes; Les batteries au lithium, et leurs différentes variantes (lithium-ion, lithium polymère, lithium fer-phosphate...) peuvent être utilisées pour la cellule du camping-car. Elles le sont massivement pour les téléphones cellulaires, les tablettes, les ordinateurs portables, les appareils photo...

Dans le cas du camping-car, le prix d'une batterie au lithium est un premier frein. En effet, il faut compter environ 1 euro le watt.heure, soit 1200 euros pour une batterie de 12 volts 100 Ah...

Un deuxième frein est la tension nominale, multiple de 3,7 volts: on aurait le choix entre 11,1v et 14,8v (16,8v en pleine charge). Il faudrait donc à la fois vérifier que les appareils consommateurs supportent ces tensions, et que les appareils chargeurs (alternateur, régulateur solaire, transformateur) soient également adaptés.

Cela se fera, mais ça prendra quelques années. Peut-être en 2020.

Si je remplace ma batterie par une gel, ça fonctionnera sans rien changer d'autre ?
Ca fonctionnera, mais combien de temps ? Les chargeurs (alternateur, régulateur solaire, transformateur) n'étant pas adaptés, la charge sera imparfaite et la batterie en souffrira.

Quelle est la durée de vie normale d'une batterie de cellule ?
Une batterie de démarrage peut durer un douzaine d'année, parce qu'elle reste constamment chargée au maximum.
Les batteries de cellule sont rarement chargée à 100% voire jamais si les chargeurs ne sont pas adaptés, et les décharges sont importantes.
3 ans est une durée de vie normale.

Faut-il absolument un régulateur entre panneau solaire et batterie ?Non, pas si le panneau ne dépasse pas C/100. Par exemple panneau de 1 Ampère (12 watts) pour une batterie de 100 Ah.

Le gel de ma batterie a l'air sec; peut-on y verser de l'eau déminéralisée ?Votre batterie a pris un coup de chaud et le gel s'est déshydraté. Verser de l'eau ne le ré-hydratera pas. Amis chimistes, nous sommes preneurs de vos conseils.

Mon concessionnaire veut me vendre un régulateur solaire Alden I-boost à 150 euros. Dois-je l'acheter ?
L'I-boost est un régulateur solaire basé sur la technologie MPPT, la meilleure pour la charge des batteries, assurant 30% de charge en plus l'hiver par rapport à un régulateur de kit. C'est un bon choix, mais pourquoi payer ce prix quand on trouve mieux et bien moins cher ?Eclairage.
Vendez-vous des batteries ? Non, nous n'avons pas la structure pour le faire.

Peut-on acheter les batteries chez un shiphandler ?Oui, on peut acheter sa batterie chez un accastilleur de marine, choisir batterie à décharge lente.



Installer une batterie plus grosse, 2 batteries, tout ceci est traité dans l'article suivant: Batteries: utilisation et raccordements.


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Créé le 21-04-2013 à 12h52.
Modifié le 10-09-2015 à 13h23.

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