Tension Nominale des Batteries
La tension nominale d’une batterie représente sa tension de référence ou déclarée, souvent considérée comme la tension « normale » de la batterie. La chimie différente des batteries engendre des tensions de cellules variées.
Tensions Spécifiques et Applications
- 1.5V (DC) : Tension ouverte typique pour les piles alcalines non rechargeables (par exemple, les piles AAA, AA et C).
- 3V (DC) : Les cellules primaires à base de lithium, ayant du lithium métallique comme anode, ont généralement une tension de 3V. Cela inclut, par exemple, les cellules bouton.
- 3.8V (DC) : Presque toutes les batteries lithium-ion fonctionnent à 3,8 volts. Pour permettre le flux de courant du chargeur à la batterie, une différence de potentiel est nécessaire, d’où la tension de 5V des chargeurs ou USB pour la plupart des smartphones.
- 12V (DC) : Les batteries d’automobiles ont couramment une tension de 12 volts (DC). Cette tension est obtenue en connectant en série six cellules de plomb de 2V.
Principe de Fonctionnement d’une Batterie
Une batterie est une source d’énergie électrique en courant continu (DC). Elle convertit l’énergie chimique stockée en énergie électrique via un processus électrochimique, fournissant ainsi une force électromotrice pour le flux de courant dans les circuits électriques et électroniques.
Une batterie typique se compose d’une ou plusieurs cellules voltaïques. Le principe fondamental dans une cellule électrochimique est les réactions redox spontanées dans deux électrodes, séparées par un électrolyte, une substance conductrice ionique et électriquement isolante.
Création de la Tension dans les Batteries
La tension des batteries électriques est générée par la différence de potentiel des matériaux composant les électrodes positives et négatives dans la réaction électrochimique. Par exemple, chaque cellule lithium-ion produit environ 3.6 volts. Cette tension plus élevée que celle des cellules standard au nickel-cadmium, nickel-métal-hydrure et alcalines (environ 1.5 volts) et des cellules au plomb (environ 2 volts par cellule) permet d’utiliser moins de cellules dans de nombreuses applications de batteries.
Pour obtenir des potentiels électriques pratiques, les cellules sont souvent connectées en série (par exemple, des cellules au plomb de 2V pour obtenir une batterie typique de 12V).
Comprendre la Tension Nominale
Les batteries sont marquées avec des tensions nominales, représentant la tension moyenne qu’une cellule délivre lorsqu’elle est complètement chargée. Cependant, cette tension peut différer de la tension en circuit ouvert. De plus, des facteurs tels que la basse température peuvent diminuer la tension attendue et l’augmenter à des températures plus élevées, favorables aux réactions électrochimiques.
Autres Caractéristiques Importantes des Batteries
- Tension de Coupure : La tension de coupure est la tension minimale admissible, définissant généralement l’état « vide » de la batterie.
- Capacité : La capacité coulométrique est le total d’ampères-heures disponibles lors de la décharge de la batterie à un courant de décharge spécifique, de 100% de l’état de charge (SOC) à la tension de coupure.
- Taux de C : Le taux de C indique la vitesse à laquelle une batterie peut être chargée ou déchargée par rapport à sa capacité.
- Auto-décharge : Les batteries se déchargent progressivement même lorsqu’elles ne sont pas connectées ou en délivrance de courant, en raison de réactions chimiques secondaires internes.
- Dégradation : Une certaine dégradation se produit à chaque cycle de charge-décharge des batteries rechargeables.
- Profondeur de Décharge : La profondeur de décharge indique la quantité d’énergie retirée d’une batterie, exprimée en pourcentage de sa capacité totale.
- État de Charge : L’état de charge désigne la quantité de charge restante dans une batterie par rapport à ses états « plein » et « vide » définis.
