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Capacité d'une batterie
La capacité d'une batterie est la quantité totale d'électricité qu'une batterie peut fournir après avoir été complètement chargée. Elle s'exprime en Ampère/Heure (Ah). Elle est exprimée en fonction de la vitesse de décharge. En effet selon le taux C, une batterie peut plus ou moins fournir un courant pendant un temps donné selon le domaine d’application.
Le taux C des batteries tractions, utilisées pour des décharges rapides, est exprimé en C5 :
- Pour une batterie traction de 100 Ah, C5 = 100 Ah. Ce qui signifie que notre batterie peut fournir 20 A (100/5) pendant 5h (C5).
Le taux C des batteries à usage normal, utilisées pour des décharges aux alentours d’une journée, comme dans les camping-cars, est exprimé en C20 :
- Pour une batterie traction de 100 Ah, C20 = 100 Ah. Ce qui signifie que notre batterie peut fournir 5 A (100/20) pendant 20h (C20)
Le taux C des batteries à usage solaire, utilisées pour des décharges aux alentours de plusieurs jours, comme lorsqu’elles sont utilisées dans un parc solaire, est exprimé en C100 :
- Pour une batterie traction de 100 Ah, C100 = 100 Ah. Ce qui signifie que notre batterie peut fournir 1 A (100/100) pendant 100h (C100).
Influence de la vitesse de décharge sur la capacité
L'électrolyte i.e. l'acide sulfurique, participe aux réactions électrochimiques dans les batteries Plomb. En effet, les ions sulfate contenue l'électrolyte vont de déposer sur les plaques sous forme de sulfate de plomb pendant la décharge. Pendant la recharge, les cristaux de sulfate de plomb présents sur les plaques sont dissous sous forme d'ions sulfate dans l'électrolyte.
Les matières actives aux deux électrodes sont poreuses afin que les ions HSO4- puissent y pénétrer et participer aux réactions électrochimiques. Ainsi, la vitesse de charge et de décharge vont être contrôlée par l'épaisseur des plaques et la vitesse de diffusion des ions sulfate à l'intérieur des plaques.
La vitesse de diffusion des ions sulfate dans les plaques est de l'ordre de 1 mm en 100 secondes. Si les vitesses de décharge sont trop rapides, les ions sulfates n'ont pas le temps de sortir des plaques et une grande partie de la matière active ne participe pas aux réactions.
De plus, la vitesse de charge augmentant, les cristaux de sulfates se créent encore plus à la surface des plaques et ont tendance à boucher les pores.
Plus la vitesse de décharge est grande, plus ces phénomènes prennent de l'importance, ce qui explique la diminution de la capacité.
La capacité des batteries lithium n'est pas impactée par la vitesse de décharge, même après plusieurs utilisations. Ceci est notamment dû à leur très faible résistance interne et par le fait qu’il n’y ait pas de réactions chimiques dans ce type de batterie.
Attention, si la batterie n’est pas utilisé dans son domaine d’application, c’est-à-dire ce pour quoi elle a été créée, cela pourrait sérieusement diminuer la capacité de la batterie, mais ceci de façon très accélérée.
Formule de Peukert
La formule de Peukert est une formule mathématique qui permet de calculer la capacité d’une batterie en fonction du niveau de décharge. À mesure que ce taux augmente, la capacité de la batterie diminue, bien que sa capacité réelle tende à demeurer constante. La loi de Peukert permet de calculer l'énergie totale fournie par une batterie idéale et est représentée par l'équation suivante :
Cp = In x t où :
- Cp est la capacité selon Peukert, exprimée en ampères-heures
- I est le courant de décharge, exprimé en ampères
- t est le temps de décharge, en heures
- n est l’exposant de Peukert :
Dans un contrôleur de batterie, l’exposant de Peukert peut être ajusté de 1,00 à 1,50. Plus l’exposant de Peukert est élevé, plus la capacité effective diminue rapidement avec l’augmentation du taux de décharge. Une batterie idéale aurait un exposant de Peukert de 1,00 et une capacité fixe, quel que soit le niveau d’intensité du courant de décharge. Si vous déchargez la batterie à un taux plus élevé, elle fournira encore moins d’énergie.
Pour calculer l’exposant de Peukert, vous aurez besoin de deux valeurs nominales de capacités de la batterie. Il s’agit en général du taux de décharge à 20 h (C20) et du taux à 5 h (C5), mais il peut également s’agir d'autres taux C.
Exemple de calculs en utilisant les valeurs nominales de 5h et 20 h. Le taux C5 est de 75 Ah. Le temps t1 est de 5 h donc on a :
Le taux C20 est de 100 Ah. Le taux t2 est de 20 h et I2 est calculé :
L'exposant de Peukert n est :
Afin de calculer le coefficient de Peukert et la capacité de Peukert associée, rapidement et efficacement, nous avons mis en place un calculateur que vous trouverez ci-dessous.