G

1
Gérer lénergie

• Stockage de lénergie électrique

Batteries et accumulateurs
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
2
Batteries et accumulateurs

• Bases sur les accumulateurs et technologies
  anciennes
• Besoins sans cesse croissants menant à une
  technologie nouvelle
• Problèmes posés et évolutions futures

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
3
Pourquoi stocker lénergie ?

• Devient le verrou du progrès
• Mieux utiliser les énergies renouvelables
• Production délectricité in situ pour les
  systèmes autonomes (véhicules terrestres et
  spatiaux)

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
4
Bases à connaître

• Notions piles / accumulateurs
• Similarités et différences
• Notions accumulateurs / batteries
• Bases sur tout les types daccumulateurs
• Densité dénergie massique (Wh/kg)
• Densité de puissance massique (W/kg)
• Cyclabilité

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
5
Avant 1980, deux technologies

• Plomb Acide
• Fiable, recyclable
• Véhicules
• lt 40 Wh/kg
• Nickel Cadmium (Ni-Cd)
• Chère, toxique
• effet mémoire
• lt 55 Wh/kg

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
6
Plomb - Acide

• Principes de fonctionnements et caractéristiques
• Simple, deux électrodes solides et un électrolyte
  liquide (ou gélifié) dacide (en général
  sulfurique)
• 2 volts par éléments
• Avantages / inconvénients

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
7
Nickel - Cadmium

• Principes de fonctionnements et caractéristiques
• Electrodes a base de nickel et de cadmium, dans
  un électrolyte de potasse (Hydroxyde de
  potassium, KOH)
• 1,2 volts par éléments
• Avantages / inconvénients

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
8
Décharge
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
9
Charge

• Chargeur rustique
• Méthode passive de charge
• Alimentation stabilisée limitée en courant
• Chargeur intelligent
• Méthode active de charge
• Utilisation de circuits intégrés étudiés pour la
  détection de fin de charge (Ex Ci MAX713)

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
10
Effet mémoire, mythe ou réalité ?
Le plus mal compris des problèmes liés a
lutilisation des accumulateurs Ni-Cd

• Le véritable effet mémoire
• Observé par la NASA
• Seuils de charges et décharges identiques
• Refuse de se décharger en dessous du seuil
  mémorisé
• Le faux effet mémoire
• Cut off mal adapté
• Surcharge de laccumulateur provocant une
  modification du seuil de tension a 1,08 volts
• Solution à labaissement de seuil de tension
  décharge manuelle (court-circuit avec une
  résistance)

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
11
Apparition de nouvelles technologies

• Nickel-Métal Hydrure, le frère écologique de
  laccumulateur Ni-Cd
• Laccumulateur alcalin rechargeable, le frere
  de la pile
• Lithium-Ion

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
12
Nickel Métal Hydrure (Ni-MH)

• Principes de fonctionnements et caractéristiques
• Sensiblement identique a laccu Ni-Cd
• Electrode positive à base de nickel et négative à
  base dalliage absorbant lhydrogène
• Electrolyte solution de potasse concentrée
• Densité dénergie Massique de 70 à 80 Wh/kg
• 30 plus cher que le NiCd

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
13
Pourquoi le passage a lhydrure de métal ?

• Les plus du NiMH par rapport au NiCd
• Ecologique, ne contient pas de cadmium très
  polluant
• 40 de capacité en plus
• Pas, ou peu deffet mémoire

• Les plus du NiCd par rapport au NiMH
• Supporte des pointes de courant en décharge très
  importantes (Inom x 10)
• Moins sensible aux surcharges
• Autodécharge plus faible que le NiMH

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
14
Laccumulateur alcalin rechargeable

• Caractéristiques
• Pas deffet mémoire
• Format standard de pile
• 1,5 volts par accus
• Cyclabilité lt 100
• Faible autodécharge
• Faible courant de décharge
• Charge par impulsion

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
15
Propriétés accus alcalins
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
16
Lithium Ions (Li-Ion)

• Un accu développé et amélioré depuis plusieurs
  années
• Années 70 création de laccu lithium-métal
• Années 80 évolution vers lithium-ions
• Densité dénergie massique importante 140 à 160
  Wh/kg (200 Wh/g en 2003)
• Cyclabilité importante 500 à 1000
• Evolution future de la forme des accus
• 3 à 4 volts par éléments

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
17
Principe de fonctionnement
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
18
Problèmes posés

• Mise en recul des entreprises européennes (et
  aussi Américaines) dans la production daccus
  dernières technologies
• Prise de conscience des problèmes écologiques
  recyclage de laccu Li-Ion
• Sécurité lors de lutilisation ou stockage des
  accus ou batteries

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs
19
Evolution

• Augmenter la capacité des accumulateurs
• Trouver de nouvelles technologies
• Polymères (batteries multiformes)
• Pile à combustible
• Amélioration des matériaux dans les buts
• De moins polluer
• Daugmenter les performances
• Utilisation des technologies à faibles
  consommations délectricités

Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et
accumulateurs