Le but d’une batterie est de stocker de l’énergie et de la restituer au moment souhaité. Cette section examine la décharge sous différents taux C et évalue la profondeur de décharge à laquelle une batterie peut aller en toute sécurité. Le document observe également différentes signatures de décharge et explore la durée de vie de la batterie selon divers modèles de chargement.
La batterie électrochimique présente l’avantage par rapport aux autres dispositifs de stockage d’énergie dans la mesure où l’énergie reste élevée pendant la majeure partie de la charge, puis chute rapidement à mesure que la charge s’épuise. Le supercondensateur a une décharge linéaire, et l'air comprimé et un dispositif de stockage à volant d'inertie sont l'inverse de la batterie en délivrant la puissance la plus élevée au début.Figures 1, 2 et 3illustrer les caractéristiques de décharge simulées de l’énergie stockée.
La plupart des batteries rechargeables peuvent être brièvement surchargées, mais cela doit rester court. La longévité de la batterie est directement liée au niveau et à la durée du stress infligé, qui inclut la charge, la décharge et la température.
Les amateurs de télécommandes (RC) constituent une race particulière d'utilisateurs de batteries qui étendent au maximum leur tolérance aux batteries hautes performances « fragiles » en les déchargeant à un taux C de 30 °C, soit 30 fois la capacité nominale. Aussi excitant qu'un hélicoptère RC, une voiture de course et un bateau rapide peuvent l'être ; la durée de vie des packs sera courte. Les passionnés de RC sont bien conscients du compromis et sont prêts à la fois à en payer le prix et à faire face à des risques de sécurité supplémentaires.
Pour obtenir un maximum d’énergie par poids, les fabricants de drones se tournent vers des cellules de grande capacité et choisissent l’Energy Cell. Cela contraste avec les industries exigeant des charges lourdes et une longue durée de vie. Ces applications optent pour la Power Cell plus robuste avec une capacité réduite.
Profondeur de décharge
Décharges de plomb jusqu'à 1,75 V/élément ; système à base de nickel à 1.0V/cellule ; et la plupart des Li-ion à 3.0V/cellule. À ce niveau, environ 95 % de l’énergie est dépensée et la tension chuterait rapidement si la décharge se poursuivait. Pour protéger la batterie contre une décharge excessive, la plupart des appareils empêchent tout fonctionnement au-delà de la tension de fin de décharge spécifiée.
Lors du retrait de la charge après décharge, la tension d'une batterie saine récupère progressivement et monte vers la tension nominale. Les différences d'affinité des métaux dans les électrodes produisent ce potentiel de tension même lorsque la batterie est vide. Une charge parasite ou une autodécharge importante empêche le rétablissement de la tension.
Un courant de charge élevé, comme ce serait le cas lors du perçage du béton avec un outil électrique, abaisse la tension de la batterie et le seuil de tension de fin de décharge est souvent réglé plus bas pour éviter une coupure prématurée. La tension de coupure doit également être abaissée lors d'une décharge à des températures très froides, car la tension de la batterie chute et la résistance interne de la batterie augmente.
La surcharge d'une batterie au plomb peut produire du sulfure d'hydrogène, un gaz incolore, toxique et inflammable qui sent l'œuf pourri. Le sulfure d'hydrogène se produit également lors de la dégradation de la matière organique dans les marécages et les égouts et est présent dans les gaz volcaniques et le gaz naturel. Le gaz est plus lourd que l’air et s’accumule au fond des espaces mal ventilés. Fort au début, l'odorat s'émousse avec le temps et les victimes ignorent la présence du gaz.
Qu'est-ce qui constitue un cycle de décharge ?
Un cycle de décharge/charge est communément compris comme la décharge complète d’une batterie chargée suivie d’une recharge, mais ce n’est pas toujours le cas. Les batteries sont rarement complètement déchargées et les fabricants utilisent souvent la formule de profondeur de décharge (DoD) de 80 % pour évaluer une batterie. Cela signifie que seulement 80 pour cent de l’énergie disponible est fournie et 20 pour cent restent en réserve. Faire fonctionner une batterie à un niveau inférieur à la décharge complète augmente la durée de vie, et les fabricants affirment que cela est plus proche d'une représentation sur le terrain que d'un cycle complet, car les batteries sont généralement rechargées avec une certaine capacité disponible.
Il n’existe pas de définition standard de ce qui constitue un cycle de décharge. Certains compteurs de cycles ajoutent un compte complet lorsqu'une batterie est chargée. Une batterie intelligente peut nécessiter une décharge de 15 % après charge pour se qualifier pour un cycle de décharge ; rien de moins n’est pas compté comme un cycle. Une batterie dans un satellite a un DoD typique de 30 à 40 pour cent avant que les batteries ne soient rechargées pendant la journée du satellite. Une nouvelle batterie de VE ne peut se charger qu’à 80 % et se décharger qu’à 30 %. Cette bande passante s’élargit progressivement à mesure que la batterie s’affaiblit pour offrir des distances de conduite identiques. Éviter les charges et décharges complètes réduit le stress de la batterie.
Une voiture hybride n’utilise qu’une fraction de la capacité lors de l’accélération avant que la batterie ne soit rechargée. Le démarrage du moteur d'un véhicule consomme moins de 5 % d'énergie de la batterie de démarrage, ce que l'on appelle également un cycle dans l'industrie automobile. La référence au comptage cyclique doit être effectuée dans le contexte de la fonction concernée.
La référence au cycle de décharge ou au nombre de cycles ne s'applique pas aussi bien à toutes les applications de batterie. Un exemple où le comptage des cycles de décharge ne reflète pas avec précision l’état de vie est celui d’un périphérique de stockage (ESS). Ces batteries complètent les énergies renouvelables issues de l'énergie éolienne et photovoltaïque en fournissant de l'énergie à court terme en cas de besoin et en la stockant en cas d'excès. La durée entre la charge et la décharge peut être en millisecondes ; l'état de charge typique d'une batterie est de 40 à 60 %. Plutôt que le comptage cyclique, le comptage coulomb peut être utilisé comme moyen de mesurer l'usure.