Fonctionnement d’une pile

Les piles et les batteries sont une excellente source d’énergie de secours, mais réclament quelques informations de base pour les utiliser correctement. Il s’agit de dispositifs électrochimiques. Les piles contiennent des plaques métalliques et une solution ou un composé humide entre les plaques. Une réaction chimique a lieu dans la pile lorsqu’elle est déchargée qui produit un flux d’électrons sur une plaque sur le côté négatif et dans une autre plaque sur le côté positif.

Chaque cellule de la pile a une plage de tension et est chargée et déchargée par la nature électrochimique des métaux utilisés et les réactions qui se passent dans la solution, le gel, entre les plaques.

Certaines piles non rechargeables contiennent d’autres produits chimiques pour absorber les déchets issus des sous-produits de réactions chimiques qui se déplacent le long des électrons. C’est le cas des piles alcalines et pourquoi elles durent plus longtemps et sont plus chères que les piles classiques.

Certaines piles ou batteries peuvent être rechargées. Dans ce cas, un bloc d’alimentation raccordé exécute la réaction chimique en arrière et rétablit la composition chimique de l’arrière de la batterie à son état non chargé. Toutes les piles ne peuvent être rechargées et tenter de recharger des piles non rechargeables peut être très dangereux en développant des pressions à l’intérieur du boîtier avec un risque d’explosion.

Un exemple de pile rechargeable est la pile plomb/acide. Des plaques et de l’acide sulfurique et du sulfate de plomb sont utilisés, la pile se décharge puis se recharge.

La batterie au plomb/acide est utilisée couramment dans les automobiles depuis 1915. Elle est composée de plaques de plomb dans une solution d’acide sulfurique et d’eau distillée. L’un des ensembles de plaques de plomb est revêtu de dioxyde de plomb. Les électrodes sont constituées de plomb (anode) et de de dioxyde de plomb. Pendant la décharge, le plomb réagit avec l’acide (oxydation) pour former du sulfate de plomb et libérer des électrons qui sont ensuite captés par la réaction qui se produit à l’autre électrode entre le dioxyde de plomb et l’acide.

Réaction à l’anode:
Pb + HSO4 -> PbSO4 + H + + 2 e-

Ceci indique que le fil de métal dans l’anode réagit avec l’acide sulfurique ionisé pour produire du sulfate de plomb, des ions d’hydrogène en solution et deux électrons en excès.

Réaction à la cathode :
PbO2 + HSO4-+ 3H + + 2e -> PbSO4 + 2H2O

Comme l’acide sulfurique est un liquide très dense, que la quantité d’acide sulfurique va de haut en bas dans la pile, la densité du liquide change. Une méthode de surveillance consiste à surveiller la densité ou poids spécifique du liquide dans la batterie par rapport à l’eau.

Les batteries modernes contiennent du calcium-métal dans la tête pour diminuer la tendance à produire de l’hydrogène par électrolyse pendant le chargement de l’eau dans la solution d’électrolyte.

Un autre type de batterie rechargeable est un NiCd, nickel-cadmium basé sur l’électrochimie. Les piles sèches, les piles au plomb/acide et des cellules NiCd vont produire des tensions différentes allant de 1,3 volts à 2,1 volts lorsqu’elles sont complètement chargées. Les NiCads sont souvent de la même taille que « les piles sèches » de carbone / zinc et sont fabriqués en double A et C ainsi que d’autres formats courants. Cependant, ils ont une tension différente, un niveau inférieur. Habituellement, ce n’est pas un problème pour la plupart des appareils électroniques qui sont tolérants au sujet de la puissance d’entrée exacte demandée.

Toutes les batteries ou piles ont une résistance interne et une capacité. La résistance interne détermine combien d’ampères la batterie peut fournir de façon fiable en service. La capacité est mesurée en ampères / heures.

La plupart des batteries sont classés dans la capacité électrique pour un taux de décharge de 20 heures. Un ampli / heure de 20 devrait fournir un ampère de courant pendant 20 heures avant d’être complètement déchargé.

Certaines batteries plus petites sont classées en milliampères / heures. C’est le même concept, ils utilisent simplement des milliampères au lieu d’amplis pour ces batteries à usage léger.

Une batterie standard des petites voitures est ACERCA 45 ampères / heures. Ce qui veut dire qu’elle fournira plus de deux ampères pendant 20 heures. Une batterie ne doit pas être déchargée à une consommation de courant plus élevé ou qu’on lui demande d’apporter plus d’ampères que son ampli / heure divisé par 10 afin d’obtenir sa capacité maximale. Dans le cas d’un ampli / heure pile 45, cela signifie qu’il ne devrait pas plus de ACERCA 4 ampères pour un service optimal.

Une batterie de voiture peut fournir jusqu’à 300 ampères si un court-circuit se produit, cela est donc très dangereux. En cas chauffe extrême de la batterie ceci peut entraîner beaucoup de dégazage, les plaques vont surchauffer et se déformer et la batterie sera détruite, souvent de façon spectaculaire. Toutefois, c’est exactement ce qui arrive quand appuyez sur le démarreur. La batterie survit parce que lors du démarrage, ces charges sont de très courte durée. Soyez très prudent lors du transport des batteries chargées et lors de leur mise en place. Court-circuiter les bornes d’une batterie peut être très dangereux.

Il est utile de savoir qu’une batterie de voiture électrique a une puissance suffisante pour pourvoir vous électrocuter à plusieurs reprises. Il faut 48 volts à la résistance pour passer à travers la peau sèche du corps humain et obtenir le courant circulant dans les conducteurs à l’intérieur. Même la peau humide ne sera pas touchée à basse tension. C’est pourquoi, vous pouvez gérer les câbles volants accrochés à une batterie sans vous électrocuter, la tension est trop faible pour que le courant passe à l’intérieur du corps où il pourrait faire des dégâts.

Ce qu’il faut savoir sur les batteries

Les trois choses les plus importantes à savoir sur une batterie ou une pile, que ce soit pour un HT, une grande station HF portable ou tout simplement une taille AA au nickel-cadmium, sont les ampères / heure, sa chimie et sa tension. La chimie détermine la tension d’une cellule et le nombre de cellules détermine la tension de la batterie. Une batterie de voiture standard est de six cellules plomb / acide en série. Une pile standard pour une lampe de poche est en fait une cellule de carbone / zinc seule.

Pour recharger une batterie, vous devez appliquer une tension appropriée et le courant pendant un temps approprié.
Le temps de charge correct pour une batterie est l’ampli / heure divisé par 10. Si vous chargez plus vite vous réchauffez la batterie. La charge rapide est possible tant qu’elle n’est pas exagérée. L’ampli / heure note divisé par quatre est possible si la batterie est surveillée ou si un circuit de charge spécial limite le courant et la tension maximale utilisés.
La tension de charge correcte est déterminée par la composition chimique des cellules et le nombre de cellules dans la batterie. Une batterie de voiture typique plomb / acide a six cellules. Une telle cellule est à 2.1 volts lorsque complètement chargée. Mais, six cellules en série forment une batterie appelée batterie de 12,6 volts. Quand elle est complètement chargée une telle batterie peut être plus proche de 13,8 volts.
La puissance de la batterie peut être impressionnante. Pour une batterie de voiture standard, elle est évaluée à 45 ampères / heures.

Quelques conseils d’utilisation

Petits conseils d’utilisation, il ne faut jamais ouvrir une pile car elle contient des produits chimiques, il ne faut pas non plus la jeter au feu, car elle risquerait de gonfler voir d’éclater.
Il faut aussi respecter les polarités, si une pile est montée dans le mauvais sens, elle va recevoir toute l’énergie des autres piles et risque de trop chauffer.
Et dernier conseil, ne mélangez pas des piles neuves avec des piles usagées, car les piles les plus usées vont libérer des gaz qui peuvent les faire gonfler, voir éclater.

Rappel des bases

Pour avoir plus de tension, il faut utiliser plusieurs piles. Pour un appareil qui fonctionne avec 9 volts, à l’intérieur il faut mettre 6 piles de 1,5 volts, 6 x 1,5 volts = 9 volts.
C’est ce que l’on appelle un montage en série.

Attention, il ne faut pas mettre les piles dans n’importe quel sens, toujours relier le pôle positif d’une pile au pôle négatif d’une autre pile.

Pile SR69


Avez-vous déjà entendu parler de la pile SR69 ? C’est une pile spécialement conçu pour l’alimentation des montres.
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Avec une tension de 1,55 volt, elle fait appel à la technologie en oxyde d’argent. La pile SR69 possède des dimensions assez spécifiques avec un diamètre de 9,5 mm et une hauteur de 2,05 mm. La pile SR69 est connue sous différentes appellations selon le pays et la marque.
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Pour les marques asiatiques, par exemple, elle porte la référence SB-BN chez SEIKO, 280-51 chez CITIZEN et GP370 chez GP. 370 est la référence choisie par plusieurs marques dans les pays américains et européens. Tel est le cas pour ENERGIZER, RAYOVAC et RENATA.
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D’autres marques reprennent la même référence pour rajouter leur touche personnelle : D370 pour DURACELL ou encore V370 chez VARTA. Certaines marques, par contre, ont opté pour la différence. MAXELL, TIMEX, BULOVA ont respectivement choisi la référence SR920W, Z, 620.
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Pile SR57

La pile SR57 mesure 9,5 mm de diamètre et 2,73 mm de hauteur. Elle délivre une tension de 1,55 volt.

Avec sa technologie en oxyde d’argent, elle trouve son utilité dans l’alimentation des montres.
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La pile SR57 porte communément la référence 399 aussi bien chez les marques américaines (ENERGIZER, RAYOVAC) qu’européennes (RENATA).
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Reprise par d’autres marques, la référence 399 est précédée d’un D chez DURACELL, d’un V chez VARTA (ou bien V543), ou d’un GP chez GP. La marque MAXELL s’est différenciée en adoptant la référence SR927W, tout comme TIMEX, BULOVA, SEIKO et CITIZEN avec les références respectives W, 613, SB-BP et 280-44.
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Pile SR45

Avec une technologie en oxyde d’argent, la pile SR45 est une pile adaptée aux montres.

Elle se caractérise par un diamètre de 9,5 mm et une hauteur de 2,05 mm, ainsi que par une tension de 1,55 volt.
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Actuellement, la pile SR45 ne connait aucune équivalence pour les marques américaines (ENERGIZER, DURACELL, RAYOVAC, TIMEX), ni pour les marques asiatiques (SEIKO, CITIZEN, VINNIC, GP). Cependant, pour la marque européenne, RENATA, elle porte la référence 380. Chez MAXELL, la pile SR45 se nomme SR936W.

Pile SR55

La pile SR55 est généralement utilisée pour faire fonctionner les montres.
pile 381 ou SR55
Elle bénéficie de la technologie de l’oxyde d’argent. Ses dimensions sont les suivantes : 11,6mm de diamètre et 2,05mm de hauteur. Elle dispense une tension de 1,55 volt.
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La pile SR55 est connue sous différentes références en fonction des pays et des marques. Les marques américaines ENERGIZER et RAYOVAC ainsi que l’européenne RENATA emploient la référence 391. La référence 391 est reprise par d’autres marques, étant tantôt précédée d’un D chez DURACELL (D391), tantôt d’un GP chez la marque asiatique (GP391) ou encore d’un V chez VARTA (V391 et V553).
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Les références SR1120W, L, 626, SB-BS et 280-30 appartiennent respectivement à MAXELL, TIMEX, SEIKO et CITIZEN.

Pile sr54

De dimensions 11,6 mm sur 3,05 mm et d’une tension de 1,55 volt, la pile SR54 est une pile composée d’oxyde d’argent. Elle est spécialement créée pour les montres. Cette pile connait différentes appellations selon le pays et la marque.
pile 389 sr54
Pour certaines marques américaines et européennes, comme ENERGIZER, RAYOVAC et RENATA, la pile SR54 porte la référence 389 ou parfois LR54.
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Chez MAXELL, elle est référencée SR1130W.
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Cette pile est en outre nommée M chez TIMEX, D389 ou LR54 chez DURACELL, V389 ou V554 chez VARTA et 626 chez BULOVA. Dans les pays asiatiques, la pile SR54 porte la référence SB-BU chez SEIKO, 280-15 chez CITIZEN, GP389 chez GP. Elle ne comprend cependant aucune équivalence chez VINNIC.

Pile sr43

Avec un diamètre de 11,6 mm et une hauteur de 4,2 mm, la pile SR43 fait partie des plus grands modèles de piles en oxyde d’argent utilisées pour les montres. Sa tension est de 1,55 volt. Dans les pays asiatiques, la pile SR43 ou lr43 connait différentes appellations : SB-B8 chez SEIKO, 280-41 chez CITIZEN, GP386 chez GP. Par contre, aucune équivalence pour la marque VINNIC.

Pour la marque MAXELL, elle porte la référence SR43W.
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Aux Etats-Unis et dans les pays européens, la pile SR43 est généralement reconnue sous la référence 386 ou surtout lr43 comme pour les marques ENERGIZER, RAYOVAC ou encore RENATA. On la nomme D386 chez DURACELL et V386 ou V548 chez VARTA.
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Pour la marque TIMEX, la pile SR43 porte la référence H tandis que chez BULOVA il s’agit de la référence 260.

Pile SR44

Composée d’oxyde d’argent, la pile SR44 trouve généralement son utilisation dans l’alimentation des montres. D’une tension de 1,55 volt, elle mesure exactement 11,6 mm x 5,4mm.
pile sr44 ou sr44w
Pour la marque japonaise SEIKO, la référence SB-B9 est utilisée à la place de SR44 tandis qu’on la nomme GP 357 chez GP et V357 ou V541 chez VARTA. Toutefois, elle n’a pas d’équivalent pour les marques CITIZEN et VINNIC.
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Pour les marques américaines ENERGIZER et RAYOVAC ainsi que pour la marque européenne RENATA, la pile SR44 porte comme référence 357.
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Elle est également connue sous la référence D 357 chez DURACELL et J chez TIMEX. Quant à la marque MAXELL, cette pile est référencée SR44W. Dans d’autres pays de l’Union européenne, notamment chez BULOVA, la référence équivalente est 228.
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Comment conserver / stocker des piles

Découvrez les températures de stockage et les conditions d’état de charge.
conserver piles
La température de stockage recommandée pour la plupart des piles est de 15°C (59 °F) ; des températures extrêmes sont acceptables pour la plupart des compositions chimiques, de -40°C à 50°C (-40°C à 122°F). Alors qu’une pile au plomb-acide doit toujours être maintenue à pleine charge pendant le stockage, celles au nickel et au lithium doivent être conservées à environ 40 % d’état de charge (SoC). Cela minimise les pertes de capacité liées à l’âge, tout en gardant la pile opérationnelle et en permettant une certaine autodécharge.

Tandis que les piles au nickel peuvent être stockées en étant complètement déchargées sans effet secondaire apparent, celles au Li-ion ne peuvent pas tomber en dessous de 2V/cellule pour quelque durée que ce soit. Les dépôts de cuivre se forment à l’intérieur des cellules et peuvent entraîner une autodécharge élevée ou un court-circuit électrique partiel. Si elles sont rechargées, les piles peuvent devenir instables, générant une chaleur excessive ou présentant d’autres anomalies. Les piles Li-ion qui ont été soumises à une contrainte sont plus sensibles à l’abus mécanique.

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Trouver le niveau de SoC de 40 à 50 % exact pour entreposer une pile Li-ion n’est pas l’unique critère important. À 40 % de charge, la plupart des piles Li-ion ont une OCV (Open Circuit Voltage ou tension en circuit ouvert) de 3,82V/cellule mesurée à température ambiante. Pour obtenir une valeur correcte après une charge ou une décharge, laissez reposer la pile pendant 90 minutes avant d’effectuer la mesure. Si cela est impossible, dépassez la tension de décharge de 50 mV ou allez à 50 mV de plus sur la charge. Cela signifie décharger à 3,77V/cellule ou charger à 3,87V/cellule à un taux de 1C ou moins. L’effet d’élastique va régler la tension à environ 3,82 V.

La mesure de l’état de charge est particulièrement difficile sur les piles au nickel. Une courbe de décharge plate, une agitation après la charge et la décharge, ainsi que la température, affectent la tension. Le niveau de charge pour le stockage n’est pas critique pour cette chimie, donc chargez simplement la pile si elle est vide et conservez-la dans un endroit frais et sec.

Le stockage induit deux formes de pertes : l’autodécharge, qui peut être corrigée par une simple charge avant utilisation, et les pertes non récupérables, qui réduisent de façon permanente la capacité de la pile. Les piles Li-ion affichent des pertes plus importantes si elles sont stockées à pleine charge par rapport à un stockage à un SoC de 40 %.

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Les piles sont souvent exposées à des températures défavorables et en laissant un téléphone mobile ou un appareil photo sur le tableau de bord d’une voiture ou au soleil sont des exemples de dangers courants. Les ordinateurs portables chauffent lors de l’utilisation, ce qui augmente la température de la pile. Une température élevée crée également une contrainte pour les piles au plomb et au nickel.

Les piles au nickel-hydrure métallique peuvent être stockées pendant 3 à 5 ans. La baisse de capacité qui se produit pendant le stockage est partiellement réversible grâce à un calibrage. Les piles au nickel-cadmium se conservent bien, même si la tension terminale tombe à zéro. Les essais sur terrain effectués par l’US Air Force ont révélé que des piles NiCd stockées pendant cinq ans ont encore fonctionné conformément aux valeurs spécifiées après les cycles de calibrage. On pense que le calibrage devient nécessaire si la tension descend en dessous de 1V/cellule. Les piles alcalines et les piles au lithium primaires peuvent être stockées jusqu’à 10 ans avec une perte de capacité limitée.

Vous pouvez stocker une pile plomb-acide durant deux ans au maximum. Comme toutes les piles s’auto-déchargent progressivement, il est important de vérifier la tension et/ou la densité, et charger lorsque la pile tombe à 70 % d’état de charge, ce qui se traduit par 2,07 V/cellule en circuit ouvert ou 12,42 V pour un accumulateur de 12 V. (La densité à 70 % de charge est d’environ 1,218.)

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Certaines piles au plomb peuvent afficher des valeurs différentes et il est préférable de vérifier le manuel d’instructions du fabricant. Une charge faible entraîne une sulfatation, une couche d’oxydation sur la plaque négative, qui inhibe le flux de courant. Une charge de maintenance (« topping charge ») et/ou le cyclage peut restaurer partiellement les pertes de capacité durant les premiers stades de la sulfatation.

La sulfatation peut empêcher le chargement de petites cellules au plomb-acide, telles que les piles Cyclon de Hawker, après un entreposage prolongé. Lorsqu’elles sont inactives, ces piles peuvent souvent être réactivées par l’application d’une tension supérieure à la normale. Dans un premier temps, la tension de la cellule sous charge peut aller jusqu’à 5 V et absorber seulement une petite quantité de courant. Mais en deux heures environ, le courant de charge convertit les gros cristaux de sulfate en matière active, la résistance de la cellule diminue et la tension de charge normalise progressivement. Entre 2,1 V et 2,4 V, la pile est en mesure d’accepter une charge normale. Pour éviter les dommages, réglez la limite de courant à un niveau très faible. Ne tentez pas de récupérer la pile si le dispositif d’alimentation ne dispose pas d’un système de limitation de courant.

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Les piles alcalines sont faciles à conserver. Pour de meilleurs résultats, gardez les cellules à une température ambiante fraîche et à une humidité d’environ 50 %. Ne congelez pas les piles alcalines (et cela vaut pour toutes les piles), car cela peut changer leur structure moléculaire.

Consignes simples pour le stockage des piles

  • Les piles primaires se conservent bien. Les piles primaires alcalines et au lithium peuvent être entreposées pendant 10 ans avec une perte de capacité limitée.
  • Lors de l’entreposage, retirez la pile de l’appareil et placez-la dans un endroit sec et frais.
  • Évitez le gel. Les piles gèlent plus facilement si elles sont déchargées.
  • Chargez une pile au plomb-acide avant de la ranger et surveillez fréquemment la tension ou la densité ; appliquer un « boost » si elle est inférieure à 2,07V/cellule ou si la densité se situe en dessous de 1,225 (la plupart des piles de démarrage).
  • Les piles au nickel peuvent être conservées pendant 3 à 5 ans, même à zéro de tension avant la première utilisation.
  • Une pile au lithium-ion doit être conservée dans un état chargé, idéalement à 40 % pour éviter que la pile ne tombe en dessous de 2,5V/cellule, ce qui pourrait déclencher sa mise en veille prolongée.
  • Jetez une pile Li-ion si sa tension est restée inférieure à 2V/cellule durant plus d’une semaine. Jetez-la aussi si la tension ne remonte pas normalement après un entreposage.
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Précautions

Lors du chargement d’une pile plomb-acide avec surtension, une limitation de courant doit être appliquée pour protéger la pile. Réglez toujours la limite de courant au paramètre le plus bas et surveillez la tension de la pile et la température pendant la charge.

En cas de rupture, de fuite d’électrolyte ou toute autre cause d’exposition à l’électrolyte, rincez immédiatement. En cas de contact avec l’œil, rincez abondamment pendant 15 minutes et consultez immédiatement un médecin.

Portez des gants agréés pour toucher l’électrolyte, le plomb et le cadmium. En cas de contact avec la peau, rincez immédiatement et abondamment.

Comment calibrer / recharger une pile

Découvrez ce dont une pile a besoin pour fonctionner et avoir une bonne longévité.
Lorsqu’une pile est correctement entretenue et que son utilisateur en prend soin, elle délivre en retour de bonnes performances et une bonne durée de vie. Il existe cependant des exceptions, où l’utilisation et l’entretien corrects n’apportent pas les résultats escomptés.
piles non rechargeables

Comprendre les besoins de base d’une pile

Cette section explique quoi faire quand la pile est neuve, comment l’alimenter correctement et que faire lorsqu’elle n’est pas utilisée pendant un certain temps.
Difficile de prévoir la durée de vie d’une pile : certaines continuent à fonctionner parfaitement pendant des années, tandis que d’autres s’épuisent très rapidement. Charge incorrecte, forte décharge et exposition à la chaleur sont les pires ennemis de la pile. Bien qu’il existe des moyens de protéger une pile, les conditions idéales ne sont pas toujours réunies. Ce chapitre explique comment tirer le meilleur de nos piles.

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Calibrage d’une nouvelle pile

Toutes les piles rechargeables ne livrent pas leur capacité nominale lorsqu’elles sont neuves, et nécessitent par conséquent un calibrage. Cela vaut pour la plupart des systèmes, à l’exception des piles lithium-ion, dont les fabricants affirment qu’elles n’ont pas besoin de calibrage. Néanmoins, de nombreux utilisateurs signalent des gains de capacité par le cyclage après un long stockage.
« Quelle est la différence entre le formatage et le calibrage ? Les deux visent à optimiser la capacité avec le cyclage. Le formatage termine le processus de fabrication qui se produit naturellement en cours d’utilisation lorsque la pile est en cours de cyclage. Le calibrage, de son côté, est un cycle de conditionnement qui est effectué pour améliorer les performances de la pile en cours d’utilisation ou après un entreposage prolongé. Le calibrage concerne principalement les piles à base de nickel.

Pile plomb-acide

Le formatage d’une pile plomb-acide s’obtient par l’application d’une charge, suivie d’une décharge et d’une recharge. Ce processus est effectué à l’usine et est complété à l’usage dans le cadre d’une utilisation régulière. Les experts conseillent de ne pas vider une nouvelle pile en la soumettant directement à une application très gourmande en énergie, mais d’augmenter progressivement la charge avec des décharges modérées, comme un athlète s’entraîne pour une course longue distance. Cette précaution peut cependant s’avérer impossible avec une pile de démarrage dans un véhicule et certaines autres utilisations.
Une pile plomb-acide neuve peut ne pas être entièrement formatée et atteint seulement son potentiel de pleine capacité après 50 à 100 cycles, et sa pleine performance, après 50 cycles. Le formatage se produit lors de l’utilisation ; le cyclage délibéré est déconseillé, car cela peut user inutilement la pile.

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Les piles à décharge profonde sont à environ 85 % lorsqu’elles sont neuves et augmentent à 100 %, ou se rapprochent de la pleine capacité lorsqu’elles sont complètement formatées. Il arrive cependant que des valeurs aberrantes comme 65 % s’affichent lors d’un test avec un analyseur de pile. La question qui se pose alors est « est-ce que ces piles à faible rendement peuvent être restaurées et fonctionner aussi bien que leurs pairs après un formatage ? » Ce à quoi les experts répondent qu’elles vont s’améliorer légèrement, mais seront les premières à rendre l’âme.
La fonction d’une pile de démarrage est de fournir des courants de charge élevée pour démarrer le moteur et elles sont dotées de cette caractéristique à la sortie d’usine sans nécessiter de formatage ou de calibrage. À la surprise de nombreux automobilistes, la capacité d’une pile de démarrage peut descendre à 30 %, mais parvenir quand même à démarrer le moteur ; néanmoins, une nouvelle baisse peut à terme ne plus suffire au démarrage.

Pile nickel

Les fabricants conseillent d’effectuer une charge d’entretien sur une pile à base de nickel pendant 16 à 24 heures quand elle est neuve ou après une longue période d’entreposage. Cela permet aux cellules de s’ajuster les unes aux autres et de les amener à un niveau de charge égal. Une charge lente permet également de redistribuer l’électrolyte afin d’éliminer les taches sèches sur le séparateur qui se seraient développées par gravitation.
Les piles au nickel ne sont pas toujours entièrement formatées à la sortie d’usine. L’application de plusieurs cycles de charge/décharge dans le cadre d’une utilisation normale ou avec un analyseur de pile complète le processus de formatage. Le nombre de cycles nécessaires pour atteindre la pleine capacité diffère selon les fabricants de cellules. Les cellules de qualité fonctionnent conformément aux spécifications après 5 à 7 cycles, tandis que d’autres peuvent avoir besoin de 50 cycles ou plus pour atteindre des niveaux de capacité acceptables.

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Le manque de formatage crée un problème lorsque l’utilisateur s’attend à ce que la pile neuve fonctionne à pleine capacité dès sa sortie de son étui. Les entreprises qui utilisent des piles pour des applications critiques doivent vérifier leurs performances à travers un cycle décharge/charge dans le cadre du contrôle qualité. Le programme de calibrage des analyseurs automatiques de piles applique autant de cycles que nécessaire pour atteindre la pleine capacité.
Le cyclage restaure également la capacité perdue quand une pile nickel a été inutilisée pendant quelques mois. Le temps d’entreposage, l’état de la charge et la température à laquelle la pile a été conservée déterminent la facilité de récupération. Plus l’entreposage est long et la température élevée, plus nombreux sont les cycles nécessaires pour lui rendre sa pleine capacité. Les testeurs de piles aident dans les fonctions de calibrage et garantissent l’atteinte de la capacité souhaitée.

Pile lithium-ion

Certains utilisateurs insistent sur le fait qu’une couche de passivation se développe sur la cathode d’une pile lithium-ion après une période de stockage. Egalement connue comme le film de protection d’interface (IPF), cette couche restreindrait le flux d’ions, provoquerait une augmentation de la résistance interne, et dans le pire des cas, conduirait à l’apparition d’une plaque de lithium. Le rechargement, et plus efficacement, le cyclage, devrait dissoudre cette couche et certains utilisateurs prétendent avoir amélioré la durée de fonctionnement de la pile après le deuxième ou troisième cycle sur un smartphone, quoique de petite taille.
Les scientifiques ne comprennent pas pleinement la nature de cette couche, et les quelques ressources publiées sur ce sujet ne spéculent que sur le fait que le retour de la performance avec le cyclage est relié à la suppression de la couche de passivation. Certains scientifiques nient catégoriquement l’existence de l’IPF, jugeant l’idée très spéculative et incompatible avec les études existantes. Quel que puisse être le résultat de la passivation de la pile Li-ion, il n’y a pas de parallèle avec « l’effet mémoire » des piles NiCd qui nécessitent un cyclage périodique pour empêcher une perte de capacité. Les symptômes peuvent sembler similaires, mais les mécanismes sont différents. L’effet ne peut être comparé à la sulfatation des piles plomb-acide.
Une couche bien connue qui se forme sur l’anode est l’interphase entre l’électrode négative et l’électrolyte (Solid Electrolyte Interphase ou SEI). La couche SEI est un isolant électrique, mais a une conductivité ionique suffisante pour permettre à la pile de fonctionner normalement. En réduisant la capacité, elle protège également la pile. Sans la couche SEI, la pile Li-ion pourrait ne pas offrir la même longévité.

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La couche SEI se développe dans le cadre du processus de formation en usine, et les fabricants y apportent le plus grand soin, un travail bâclé pouvant entraîner une perte permanente de capacité et une augmentation de la résistance interne. Le processus comprend plusieurs cycles, des charges de maintien à des températures élevées et des périodes de repos qui peuvent prendre plusieurs semaines. Cette période de formation permet également un contrôle de la qualité et aide à la compatibilité des cellules.
Une oxydation de l’électrolyte se produit également sur la cathode. Cela entraîne une perte permanente de la capacité et augmente la résistance interne. Il n’existe aucune solution pour enlever la couche une fois formée, mais des additifs d’électrolyte réduisent son impact. Conserver une pile Li-ion à une tension supérieure à 4,10 V/cellule alors qu’elle est à une température élevée favorise l’oxydation de l’électrolyte. Une observation à l’usage montre que la combinaison de la chaleur et d’une tension élevée peut soumettre une pile Li-ion à une contrainte plus forte que celle causée par un cyclage intensif.

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La pile lithium-ion est un système très propre qui ne devrait pas besoin de calibrage supplémentaire une fois qu’il quitte l’usine, ni ne requiert le même niveau de maintenance que les piles nickel. Un formatage supplémentaire ne fait que peu de différence parce que la capacité maximale est disponible dès le début (à l’exception peut-être un petit gain de capacité après un long stockage). Même une décharge complète ne parvient pas à augmenter sa capacité lorsque la pile est morte – une faible capacité est le signe d’une fin de la vie imminente. Une décharge/charge n’est utile que pour calibrer une pile « numérique », elle n’a aucun effet sur une « pile chimique ». La charge d’une pile Li-ion neuve durant 8 heures comme l’indiquent les instructions ne l’endommage pas, mais c’est une habitude dépassée héritée de l’époque des piles nickel.

Pile lithium non-rechargeable

La passivation est très utile pour l’entreposage de piles primaires au lithium, telles que la pile lithium-chlorure de thionyle (LTC). La passivation est une mince couche qui se forme dans le cadre d’une réaction entre l’électrolyte et l’anode en lithium ainsi que la cathode à base de carbone. (Notez que l’anode d’une pile au lithium primaire est le lithium et que la cathode est en graphite, l’inverse d’une pile Li-ion).
Sans cette couche, la plupart des piles au lithium ne pourraient pas fonctionner parce que le lithium provoquerait une autodécharge rapide et endommagerait rapidement la pile. Les scientifiques disent même que la pile exploserait sans la formation de couches de chlorure de lithium et que la couche de passivation est l’élément-clé de la capacité d’entreposage de la pile pendant 10 ans.

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La température et l’état de charge favorisent l’accumulation de la couche de passivation. Une pile LTC complètement chargée est plus difficile à dépassiver après une longue période d’entreposage que celle qui a été maintenue à une faible charge. Bien qu’une LTC doive être conservée à des températures fraîches, la dépassivation fonctionne mieux lorsqu’elle est chaude, car la conductivité thermique accrue et la mobilité des ions aident au processus. ATTENTION : Ne pas surchauffer la pile.
La couche de passivation provoque un retard de tension lors de l’application d’une première charge à la pile. Le rétablissement de la tension des piles affectées par différents niveaux de passivation peut par conséquent être plus ou moins long.
Les piles LTC dans les appareils à très faible consommation de courant, tel qu’un capteur sur les voies de péage routier ou un compteur, peuvent développer une couche de passivation, et la chaleur favorise ce phénomène. L’impossibilité de produire des impulsions de courant élevé qui en résulte peut être résolue par l’addition d’un gros condensateur en parallèle avec la pile. La pile charge progressivement le condensateur et délivre les hautes impulsions quand c’est nécessaire. Le temps d’attente est consacré à recharger le condensateur.
Pour aider à la prévention contre la sulfatation pendant l’entreposage, certaines piles au lithium sont livrées avec une résistance de 36 kΩ pour servir de charge parasite. Le faible courant constant de décharge empêche la couche de devenir trop épaisse, mais cela réduit la durée de conservation. Après un entreposage de deux ans avec la résistance de 36 kΩ, les piles devraient encore avoir une capacité de 90 %. Une autre parade consiste à les relier à un appareil qui applique périodiquement des impulsions de décharge durant l’entreposage.
Toutes les piles primaires au lithium ne sont pas capables de fonctionner lors de leur installation dans un nouvel appareil ou lors de l’application d’une charge, car le courant peut être trop faible pour inverser l’effet. Il est également possible que l’équipement rejette une pile passivée à cause d’un état de charge faible ou d’une défectuosité. Ces piles peuvent être préparées avec un analyseur de pile en appliquant une charge contrôlée et en vérifiant le bon fonctionnement de la pile avant de l’utiliser.

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Le courant de décharge requis pour une dé-passivation est un taux de 1C à 3C (1 à 3 fois de la capacité nominale). La tension de cellule doit récupérer jusqu’à 3,2 V lors de l’application de la charge ; le temps de service est généralement de 20 secondes. Le processus peut être répété, mais il ne devrait pas prendre plus de 5 minutes. Avec une charge de 1 C, la tension d’une cellule fonctionnant normalement devrait rester au-dessus de 3 V. Une chute en dessous de 2,7 V est signe de fin de vie.
Ces piles lithium-métal ont une haute teneur en lithium et doivent se plier à des contraintes plus strictes que les piles Li-ion de même tension lors de leur expédition. Du fait de leur haute énergie spécifique, une attention particulière doit être prise lors de la manipulation de ces cellules.

Précautions

Lors du chargement d’une pile plomb-acide avec surtension, une limitation de courant doit être appliquée pour protéger la pile. Réglez toujours la limite de courant au minimum et surveillez la tension de la pile et la température pendant la charge.
En cas de rupture, de fuite d’électrolyte ou toute autre cause d’exposition à l’électrolyte, rincez immédiatement. En cas de contact avec l’œil, rincez abondamment pendant 15 minutes et consultez immédiatement un médecin.
Portez des gants agréés pour toucher l’électrolyte, le plomb et le cadmium. En cas de contact avec la peau, rincez immédiatement et abondamment.