O baterie de stocare , sau mai frecvent o baterie , este un set de baterii de stocare electrice conectate între ele astfel încât să creeze un generator electric de tensiune și capacitate dorite. Aceste acumulatoare sunt uneori denumite celule sau celule ale bateriei .
Acumulatoarele reîncărcabile destinate dispozitivelor electrice și electronice de uz casnic se mai numesc și baterii .
Bateria acumulatorului face posibilă stocarea energiei electrice sub formă chimică și eliberarea ei sub formă de curent continuu, într-un mod controlat.
În Franța , în limbajul comun, cuvântul „baterie” desemnează adesea un set de acumulatoare electrice, deși acesta este doar unul dintre semnificațiile multiple ale cuvântului.
Expresia engleză battery pack este literalmente tradusă în franceză prin „set de acumulatori” sau „baterie de acumulatori”. Traducerea literală „acumulator” sau „acumulator” este un anglicism și un pleonasm .
Bateriile acumulatoare necesare pentru mașinile electrice, dar și pentru mașinile hibride au urmat o evoluție tehnologică continuă și progresul este important; dar în prezent, nicio soluție nu este pe deplin satisfăcătoare și fiecare tip de acumulator de energie electrică este adesea dedicat unui tip de utilizare. Unele dintre aceste baterii sunt utilizate în comun cu alte sectoare, cum ar fi energia eoliană sau energia solară, pentru a stoca energia produsă intermitent și a o distribui în momente de cerere mare.
Cercetările și descoperirile actuale sunt foarte promițătoare, până la punctul în care unii producători de baterii au promis o gamă de mașini electrice de 800 km pentru deceniu, datorită bateriei cu aer litiu. Cu toate acestea, în 2016, puține mașini electrice pot depăși 400 km fără a fi reîncărcate în utilizarea standard.
Acumulatorii sunt adesea conectați în serie pentru a obține tensiunea dorită a bateriei.
Pentru a crește curentul disponibil, este, de asemenea, posibil să se recurgă la o conexiune paralelă a celulelor.
Caracteristica bateriei acumulatorului este, prin urmare, de a crește tensiunea și / sau curentul disponibil pentru a corespunde caracteristicilor unei surse de alimentare date .
Combinația celor două tehnici se poate face prin cuplarea mai multor elemente:
Pentru a simplifica descrierile ansamblului bateriilor de acumulatori, se utilizează o notație obișnuită pentru a desemna cuplarea:
Bateriile acumulatoare sunt utilizate în multe domenii:
Potrivit Bloomberg New Energy Finance, China are o capacitate de producție de 217,2 GWh în 2019 , înaintea Statelor Unite (49,5 GWh ) și Coreei (23,1 GWh ). Franța este a 8- a poziție (1,1 GWh ) datorită plantelor Saft și Forsee Power.
În 2019, Comisia Europeană a acordat o subvenție publică de 3,2 miliarde de euro pentru a sprijini crearea unui proiect european de afaceri în domeniul bateriilor. Obiectivul este de a crea un „Airbus de baterii”, concentrându-se în același timp pe dezvoltarea bateriilor Li-ion cu o durată de viață crescută și un impact asupra mediului redus.
Încărcarea bateriilor este esențială pentru ca bateriile să își păstreze caracteristicile inițiale. În unele cazuri, nivelul de încărcare al unei baterii poate fi evaluat prin măsurarea tensiunii sale fără sarcină (fără sarcină).
În cazul tehnicilor mai recente, cum ar fi NiMh sau Lithium , sunt necesare metode mai sofisticate pentru a verifica nivelul de încărcare, care necesită utilizarea încărcătoarelor adecvate. Pentru aceste tehnici, încărcătoarele evaluează rata de încărcare monitorizând evoluția tensiunii de încărcare și ținând cont de curentul și timpul de încărcare ( sau ).
Pentru o baterie plumb - acid cu o tensiune nominală de 12 V :
Pentru o baterie litiu-polimer, fiecare celulă are o tensiune nominală de 3,7 V :
Când o baterie litiu - polimer este compus din mai multe celule (comune de caz), și se recomandă să nu aibă o diferență de tensiune între celulele care depășesc 0,5 V .
De exemplu, DT = 0,01053 T + 0,73671 pentru bateriile cu plumb. (DT> 1 dacă T> 25 ° C ; DT <1 dacă T < 25 ° C ) . La fel, Dch = 20/30, de exemplu, dacă curentul nominal de încărcare este de 20 A, în timp ce curentul maxim de descărcare este de 30 A (caz de încărcări rapide).
Bateriile deschise cu plumb (stivuitoare, platforme aeriene etc. ) au o durată de viață limitată la aproximativ 1.500 de cicluri. Deoarece energia este stocată și eliberată în timpul ciclurilor normale de funcționare, cristalele de sulfat se acumulează treptat pe electrozi, împiedicând bateria să furnizeze curent în mod eficient. Cristalele de fapt „sufocă” bateria. Chiar și o încărcare de desulfatare nu împiedică întotdeauna bateria să fie înlocuită după câțiva ani.
Sulfatarea este una dintre cauzele îmbătrânirii unei baterii cu plumb acid care a fost descărcată pentru o anumită perioadă de timp înainte de reîncărcare, dar există și un alt factor de îmbătrânire, care este transformarea în timpul ciclurilor de încărcare / descărcare a bateriei. electrod pozitiv. Acesta constă din dioxidul de plumb PbO 2 care cristalizează în două forme diferite (α-PbO2 și β-PbO2), dintre care o formă este formată din cristale mici, se transformă în timpul ciclurilor în cealaltă formă, inclusiv cristalele sunt mai mari, electrodul care se dezintegrează.
Institutul suedez pentru cercetarea mediului (IVL) a publicat un raport în 2017 privind impactul asupra mediului al bateriilor: estimează că producția lor generează între 150 și 200 kg de CO 2pe kWh de capacitate ; o baterie de 30 kWh ar genera, așadar, între 4,5 și 6 tone de CO 2în timp ce o baterie de 100 kWh ca cea montată pe Tesla Model S P100D ar corespunde producției a peste 17 tone de CO 2. Cu toate acestea, IVL subliniază puternica diferență în mixul energetic în funcție de țară: 162 kWh de energie electrică fiind necesari pe kWh de baterie fabricată, aceasta poate reprezenta până la 70% din CO 2.emis în timpul producției; cu un mix complet de energie electrică fără carbon ca în Suedia, acest impact al carbonului ar fi redus cu 60%. În ciuda acestui fapt, căutarea unei autonomii maxime cu baterii de mare capacitate ar contribui semnificativ la încălzirea globală.
De Bateriile plumb pot fi reciclate: cele mai multe dintre componentele lor pot fi refolosite mai târziu în viață, cum ar fi plastic, acid și plăci de plumb. În instalația de reciclare, plasticul carcasei va fi astfel separat de plumbul plăcilor și de acidul electrolitului . Apoi, plumbul este topit într-un cuptor și reutilizat pentru a face plăci noi.
Plasticul de pe lateral este, de asemenea, topit și este folosit pentru a face noi cutii. În cele din urmă, acidul sulfuric este controlat, deoarece ar provoca daune grave dacă ar pătrunde în atmosferă. De asemenea, va fi utilizat mai târziu la fabricarea de baterii noi.
Astfel, totul este reciclat, iar pierderile pentru mediu sunt foarte mici, cu condiția să fie depuse în locurile prevăzute în acest scop: primării, depozite de deșeuri, magazine specializate în mașini sau echipamente industriale sau anumiți dealeri de fier vechi. ai grijă de el. În Quebec, ecocentrele (centrele municipale de reciclare) oferă în general acest serviciu gratuit.
Pentru bateriile litiu-ion , în 2019, unele companii precum SNAM sunt capabile să recicleze „mai mult de 70%” din baterii. Restul de 20% până la 30% "sunt distruse, arse și la sfârșitul acestuia rămân 2% care sunt îngropate" .
Unele părți interesate chineze vor să standardizeze bateriile pentru a facilita schimbul standard.