Les différents types de batteries au plomb

Article paru sur le blog Bandofboats.com le 26/08/2019

Auteur : François MEYER

Les différents types de batteries au plomb

Une fois n’est pas coutûme c’est le français Gaston Planté qui a inventé en 1859 le premier système d’accumulateur rechargeable au plomb. C’est à lui que nous devons notre autonomie électrique embarquée ! Connaissez-vous les différents types de batteries au plomb ainsi que leurs caractéristiques respectives ?

Une batterie de Ford T avec sa caisse en bois !

Une élément de batterie plomb acide est un système électrochimique réversible clos (à l’inverse d’une pile) dans lequel baignent deux électrodes séparés dans un liquide électrolytique.

Chaque élément comprends au moins deux plaques en plomb et oxyde de plomb (en réalité en alliage) constituant les pôles positifs et négatifs.
Le couple oxydo-réducteur électrode/électrolyte génère un flux d’électron à travers le séparateur créant un courant continu entre les pôles de chaque élément. En pratique élément fournit une tension de 2,1 V.
Pour atteindre les tensions nécessaires, les batteries 12 V contiennent 6 éléments de 2,1 V, les 24 V 12 et les 48 V 24.
Les plaques sont plus ou moins épaisses permettant ainsi de garantir un nombre de cycles plus ou moins important.

Les batteries plomb ouvertes

Dans ces batteries, les fortes températures engendrées lors de la charge évaporent en partie l’électrolyte mettant la batterie en danger (c’est la raison pour laquelle il est conseillé de toujours surveiller la température des batteries -les chargeurs disposent maintenant bien souvent d’une sonde de température permettant d’adapter l’intensité de la charge-). ​Il est donc indispensable de contrôler et remettre à niveau l’électrolyte périodiquement.
De plus, la présence de liquide à l’intérieur interdit la position couchée à ces batteries (elles ne sont pas étanches).

Ce type de batterie dispose du meilleur rendement capacité/poids/prix de toutes les batteries au plomb. En effet, les plaques de plomb sont fines et de grande surface.

Utilisation des batteries plomb ouvertes

Le principal avantage de ces batteries est de pouvoir fournir une forte intensité sur une courte période, ce qui est par exemple idéal pour actionner un démarreur de moteur thermique. En revanche, la faible épaisseur des plaques de plomb les rendent impropres aux longues décharges prolongées (utilisation batterie de service déconseillée).

Les batteries plomb fermées

Les batteries plomb fermées sont munies de plaques fines dans l’alliage desquelles l’antimoine a été remplacé par du calcium le tout baignant dans une solution électrolytique d’acide sulfurique et d’eau.
La présence de calcium apporte l’avantage de (presque) supprimer la consommation d’eau rendant inutile la présence de bouchons de remplissage. Elle ne sont pas réellement étanches comme les batteries Gel, mais le demeurent sous 55° d’inclinaison.
Elles sont dites “sans entretien” car il n’est pas nécessaire de faire l’appoint d’électrolyte au long de la durée de vie de ces batteries. C’est un euphémisme, car c’est justement le manque d’électrolyte qui va abréger leur durée de vie…
Le faible poids de l’alliage plomb calcium autorise l’emploi de bandes perforées d’où l’appellation parfois rencontrée de “batteries à plaques perforées”.

Utilisation des batteries plomb fermées

Elles sont assez légères et font de bonnes batteries de démarrage mais ne supportent pas les décharges profondes qui les détruisent assez rapidement.
Usage déconseillé en servitude.

Les batteries plomb AGM

De quoi s’agit-il ?
Le sigle “AGM” est l’acronyme de Absorbed Glass Matt. L’électrolyte dans lequel baigne les plaques en plomb (+) et oxyde de plomb (-) est “stabilisé” à l’intérieur de sortes d’éponges en fibre de verre (le glass matt bien connu des réparateurs de coques en fibre de verre). Les plaques sont fines ou épaisses suivant les cas.

Les plaques forment avec les éponges une sorte de millefeuille compact favorisant la circulation des ions et la solidité de l’engin.
L’électrolyte étant totalement absorbé par la fibre de verre, les réactions chimiques sont différentes de celles des batteries plomb liquide. Ici, les gaz issus du processus se recombinent dans les éponges évitant ainsi toute émission gazeuse.
Pour la même raison, il n’est jamais nécessaire de revoir le niveau d’électrolyte, celui-ci, présent à l’état absorbé, ne variant pas.
Du coup, ces batteries sont totalement étanches et peuvent être montées dans toutes les positions.

Enfin, sur le plan de la construction, les plaques sont très serrées entre elles, comprimées par l’éponge en fibre de verre, générant une architecture plus “dense” autorisant un cycle de charge plus rapide que d’autres batteries plomb acide.

Utilisation des batteries AGM

Décharges lentes et profondes, idéales pour les batteries de service avec les Deep cycle.
AGM Spiralées capables de forte décharges courtes idéales pour des batteries de démarrage ou les propulseurs d’étraves.
Couchées, elles ne déversent pas d’acide et peuvent maintenir -suivant leur position- le système électrique d’un bateau en service, même après un chavirage.

Les batteries Gel

Dans ces batteries, l’électrolyte est stocké sous forme de gel de silice. Les plaques sont épaisses, en plomb et en oxyde de plomb, éventuellement tubulaires pour les modèles OPZV.
Leur conception les rend totalement étanches et sans entretien. Elles peuvent être stockées et utilisées couchées.
Elles appartiennent à la famille des batteries VRLA (valve regulated lead acid) car sont équipées d’une valve pour compenser le très faible dégazage que produit leur fonctionnement.

Batteries Tubulaire Gel OPZV

Ces batteries sont constituées de cellules de 2,1 V de fortes capacité permettant d’atteindre des capacités très importantes pouvant aller, en 12 V, jusqu’à 3500 Ah en branchant ensemble seulement 6 éléments !
Il serait impossible de réaliser un pack de cette capacité avec des batteries 12 V compte tenu des contraintes de câblage interne au pack.
Ces batteries offrent un nombre de cycles élevé (250 et une durée de vie pouvant atteindre 20 ans.

Utilisation des batteries Gel

Leur construction à base de plaques épaisses les rendent idéales en usage de servitude en leur autorisant un grand nombre de cycles de fonctionnement y compris en décharge profonde.
Tout comme les AGM, elles sont étanches et peuvent fonctionner dans toutes les positions (chavirage) et maintenir les pompes de cales en services si les batteries ne sont pas immergées.
Inconvénient : lourdes et assez onéreuses.

Prenez soin de vos batteries

Quel que soit le type de batterie que vous retiendrez pour votre bateau, quelques recommandations sont valables pour assurer une longévité maximale du système :
● Évitez les décharges trop profondes. Les décharges profondes réduisent drastiquement la durée de vie des batteries. Pour mémoire (mesure effectuée, batterie au repos, sur un système 12 V) :
12,8 V : batterie pleine
12,3 V : 50 % déchargée 12,0 V : 80 % déchargée = décharge profonde
Moins de 12 V : décharge mettant la durée de vie de la batterie en péril

● Ne changez jamais une batterie défaillante d’un pack, mais changez-les toutes. Il se produit un phénomène de nivellement par le bas et la plus mauvaise des batteries du pack “contaminera” les neuves.

● Réglez convenablement vos chargeurs de batteries (chargeur de quai, chargeur solaire, chargeur d’alternateur et autres chargeurs réglables) en fonction du type des batteries à charger. Un réglage inadapté peut délivrer une surtension durant les cycles de charge.
Ainsi, le réglage d’un chargeur sur des paramètres AGM serait néfaste pour des batteries au Gel.