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Glossaire, définition des termes techniques

Glossaire et définitions techniques

Retrouvez tous les mots et définitions les plus souvent utilisés dans le marché du stockage d’énergie et des batteries à travers notre Glossaire.

Définitions Générales

Accumulateur – Un élément rechargeable, parfois appelé abusivement « Pile » rechargeable (voir aussi batterie secondaire).

Anode – L’électrode négative d’un accumulateur. Elle libère des électrons pendant la décharge.

Batterie – Un dispositif électrochimique utilisé pour stocker l’énergie électrique. Le terme est habituellement appliqué pour un groupe de deux ou plusieurs éléments électriques connectés ensembles électriquement. Dans le langage commun, le terme « batterie » est parfois appliqué pour un élément seul, comme par exemple une batterie AA.

Batteries Aqueuses – Eléments avec un électrolyte à base d’eau. L’électrolyte peut ne pas apparaître liquide puisqu’il peut être absorbé par le séparateur de la batterie.

Batteries non aqueuses – Eléments qui ne contiennent pas d’eau, tels que ceux contenant des sels fondus ou des électrolytes organiques.

Batterie Primaire – Une batterie composée d’éléments primaires. Voir élément primaire.

Batterie Secondaire – Une batterie composée d’éléments secondaires. Voir élément rechargeable.

Batterie stationnaire – Batterie secondaire conçue pour une utilisation dans un emplacement fixe.

BMS (Battery Management Systems) – Système Electronique qui surveille le pack batterie dans le but de maximiser sa durée de vie et qui garantit la sécurité pour une application donnée, grâce à un contrôle précis de la distribution de l’énergie et à un suivi de paramètres clés dans la batterie. Il permet aussi la communication avec d’autres systèmes comme le chargeur ou l’utilisateur.

Bornes – Les parties d’une batterie sur lesquelles le circuit électrique externe se connecte (positive et négative).

Cathode – L’électrode positive d’un élément. Elle absorbe les électrons durant la décharge.

Chargeur de batterie – Un appareil capable de fournir de l’énergie électrique à une batterie.

CID – Interrupteur de courant : système de sécurité, généralement pour les éléments Li-ion, qui protège des surpressions en ouvrant le circuit électrique au sein de l’élément lorsque la pression interne dépasse une certaine valeur.

Connection parallèle – L’arrangement d’éléments dans une batterie où toutes les bornes positives sont connectées ensembles et toutes les bornes négatives ensemble. La tension du groupe est la même que la tension d’un élément individuel. La capacité est augmentée avec le nombre d’éléments.

Connexion en série – L’arrangement d’éléments dans une batterie de telle sorte que la borne positive de chaque élément est connectée à la borne négative du prochain élément adjacent, leurs tensions s’ajoutent.

Couple électrochimique – Le système de matière active au sein d’un élément qui fournit un stockage d’énergie électrique par une réaction électrochimique.

Dégazage – L’évolution du gaz d’une ou des deux électrodes dans un élément. Le dégazage est le résultat de l’autodécharge ou d’électrolyse de l’eau pendant la charge.

Electrode – Un conducteur électrique dans lequel un courant électrique entre et quitte un milieu conducteur, qu’il soit une solution électrolytique, un solide, une masse fondue, un gaz ou du vide. Pour des solutions électrolytiques, pour beaucoup de systèmes solides et des masses fondues, une électrode est un conducteur électrique à la surface de laquelle un changement s’opère lorsque la conduction passe d’une conduction électronique à une conduction ionique. Pour les gaz et le vide, les électrodes servent simplement à conduire l’électricité dans tout le milieu.

Electrolyte – Un composé chimique qui, quand il est fusionné ou dissout dans certains solvants, habituellement de l’eau, conduit un courant électrique. Tout l’électrolyte en état de fusion ou en solution donne lieu à des ions qui conduisent le courant électrique.

Elément – accumulateur ou pile.

  • Elément humide – Un élément dont l’électrolyte est sous forme liquide et libre de circuler et de se déplacer.
  • Elément Primaire – Un élément conçu pour produire un courant électrique par une réaction électrochimique qui n’est pas efficacement réversible. L’élément, quand il est déchargé, ne peut pas se recharger efficacement par un courant électrique. Alcalin, lithium et zinc-air sont des types communs d’éléments primaires. Aussi appelé « Pile ».
  • Elément rechargeable – Un dispositif électrochimique, composé d’une plaque positive et d’une plaque négative et d’électrolyte, qui est capable de stocker l’énergie électrique. C’est la “brique” élémentaire d’une batterie.
  • Elément sec – Un élément primaire dans lequel l’électrolyte est absorbé dans un milieu poreux ou qui ne peut pas s’écouler ; Les pratiques communes limitent le terme “élément sec” à l’élément de type « Leclanché » qui est le nom commercial communément utilisé.

Emballement thermique – Une condition selon laquelle une cellule en charge ou en décharge va se détruire par la génération de chaleur interne causée par une surcharge élevée ou un régime élevé de décharge ou d’autres conditions abusives. Ce phénomène est divergent.

EMS (Energy Management Système) – Système électronique de gestion permettant de gérer la batterie, l’application client et le chargeur pour une optimisation globale des performances et coûts.

La loi d’Ohm – La formule qui décrit la quantité de courant circulant dans un circuit. La loi d’Ohm – Dans un circuit électrique donné, la quantité de courant en ampères (I) est égal à la tension (U) en volts (V) divisée par la résistance, en ohms (R). La loi d’Ohm peut être interprétée par trois différentes formules :

  • La plus connue : U = R x I
  • Pour trouver le courant I = U/R
  • Pour trouver la résistance R = U/I

Pile – Elément primaire, non rechargeable.

Polarité – Fait référence aux bornes d’une batterie (positive et négative).

PCM – (circuit Electronique de Protection) : Voir aussi BMS, habituellement un système plus simple que le BMS qui se focalise sur les fonctions de bases et surtout de sécurité d’un pack batterie. Obligatoire dans un pack Lithium ion, même très simple.

PTC – Système à coefficient de température positif : habituellement utilisé dans certains types d’éléments Lithium-ion; un empilage de disques placés dans la partie supérieure de l’élément qui limitent le courant lorsqu’il est trop important.

Rechargeable – Capable d’être rechargé; se réfère aux éléments secondaires ou batteries.

Séparateur – Un composant perméable qui permet le passage d’ions, mais empêche le contact électrique entre l’anode et la cathode (ce qui provoquerait un court-circuit interne).

Séparateur à coupure – Un type spécial de séparateur qui arrête l’échange ionique entre la positive et la négative lorsque la température de l’élément atteint une certaine température. Ce système limite les risques d’un emballement thermique.

Types de batteries – Il y a généralement, deux types de batteries : les batteries primaires, et les batteries secondaires ou rechargeables ou accumulateurs. Les batteries primaires, bien qu’elles soient constituées de matières actives similaires aux rechargeables, sont réalisées de telles sortes qu’une seule décharge continue ou intermittente peut être obtenue. Les batteries secondaires, sont fabriquées de telle sorte qu’elles peuvent être rechargées : suite à une décharge partielle ou complète, elles reprennent l’énergie par un flux de courant continu dans une direction opposée au flux de courant de décharge.

Soupape – Un mécanisme normalement étanche qui permet l’échappement des gaz de manière contrôlée dans un élément.

Les unités

Ampère – Un ampère est une unité de mesure pour un courant électrique. Un ampère est la quantité de courant produit par une force électromotrice d’un volt par l’intermédiaire de la résistance d’un ohm. Nommé par le physicien Français André Marie « Ampère », l’abréviation est A mais son symbole mathématique est le « I ». Les petits courants sont mesurés en milliampères (mA), parfois en microampères (µA).

Ampère Heure – Une unité de mesure pour la capacité de stockage d’une batterie électrique. Le courant multiplié par le temps en heure est égal à l’ampère heure (Ah). Un ampère heure est égale à un courant d’un ampère circulant pendant une heure. Aussi, 1 Ah est égal à 1 000 mAh.

Volt – L’unité de mesure de la force électromotrice ou de différence de potentiel, qui provoque un courant d’un ampère à travers une résistance d’un ohm. Nommé par le physicien italien Alessandro Volta (de 1745 à 1827). Son abréviation est « V ».

Watt – Une mesure de la puissance totale. L’intensité (en Ampère) est multipliée la tension (en Volt). Son abréviation est W. Exemple : 120 V @ 1 A = = 120 W = 12 V @ 10 A.

Watt Heure – Energie disponible pour un système – Exprimée par la multiplication de la capacité en Ampère heure et la tension. Son abréviation est Wh.

Les caractéristiques

Autodécharge – Faible décharge qui se produit quand la batterie est en circuit ouvert.

Capacité – Le nombre d’ampère-heure (Ah) qui peut être fourni par une batterie en une seule décharge. La capacité en ampère-heure d’une batterie sur une décharge est déterminée par plusieurs facteurs, dont les plus importants sont : tension de coupure; courant de décharge ; type et densité d’électrolyte ; conception des séparateurs, température, âge, historique d’utilisation de la batterie ; nombre, conception et dimensions des électrodes.

  • Assignée : quantité d’électricité C5 Ah (ampères-heures) indiquée par le fabricant, qu’un élément individuel ou une batterie est capable de restituer en 5 h après charge, repos et décharge, dans les conditions spécifiées dans les normes associées.
  • Nominale : la quantité totale d’ampère heures (Ah) disponible lorsqu’une batterie ou un élément est déchargé de 100% d’état de charge à la tension de coupure, dans les conditions définies par le fabricant. Cela peut être la capacité assignée.
  • Minimale : la quantité totale d’ampère heures (Ah) disponible garantie lorsqu’une batterie ou un élément est déchargé de 100% d’état de charge à la tension de coupure, dans les conditions définies par le fabricant.

– Utilisé pour définir un régime de charge ou de décharge égal à la capacité d’une batterie divisé par 1 heure. La valeur C pour une batterie 1600 mAh est de 1.6 A, C/5 pour la même batterie correspond à 320 mA et C/10 à 160 mA. C est relatif à la capacité de la batterie : le régime C de charge ou de décharge pour des batteries de différentes capacités est donc différent.

Charge – La conversion de l’énergie électrique, fournie par la forme d’un courant, en énergie chimique au sein de la batterie ou de la cellule.

  • Charge standard : les conditions de charge définies par le fabricant.
  • Charge d’équilibrage : phase de charge durant laquelle une batterie constituée de plusieurs éléments en série est équilibrée pour compenser les différences d’auto décharge des éléments.
  • Charge d’entretien : Phase de charge dans laquelle l’élément secondaire est maintenu en condition de charge complète.

Charge à Courant constant – Un processus de charge dans lequel le courant de charge est maintenu à une valeur constante.

Charge à Tension constante – Un processus de charge dans lequel la tension appliquée à une batterie est maintenue à une valeur constante.

Circuit ouvert – Etat d’une batterie qui n’est ni en charge ni en décharge (i.e., déconnecteé d’un circuit).

Circuit ouvert sous tension – La différence de potentiel entre les terminaux d’un élément quand le circuit est ouvert (i.e, sans charge).

Courant alternatif (AC) – Courant électrique où les électrons circulent alternativement dans une direction puis dans l’autre à intervalles réguliers appelés cycles tel que le courant passant par les lignes électriques.

Courant Continu (DC) – Courant électrique où le flux d’électrons circule continuellement dans une seule direction, typiquement le courant électrique qu’une batterie peut fournir. Une borne est toujours positive et l’autre toujours négative.

Courant de court-circuit – Ce courant est produit quand un élément est court-circuité (i.e., les bornes positives et négatives sont directement connectées avec un conducteur à très faible résistance).

Court-circuit – Une condition qui se produit quand un chemin électrique court entre le positif et le négatif est involontairement créé. Les éléments ou batteries peuvent fournir alors plusieurs centaines d’ampères s’il y a un court- circuit, et faire fondre les bornes et créer des étincelles.

Cycle – Une séquence de charge et décharge.

  • Cycle profond – Cycle de charge et décharge dans lequel la décharge est continue jusqu’à ce que la batterie atteigne sa coupure de tension basse, habituellement 80 % de décharge.
  • Cyclage peu profond – Cycle de charge et décharge dans lequel la batterie est loin d’atteindre sa limite de tension basse. Le cycle court des éléments en Ni-Cd peut conduire à un « effet mémoire ». Ce cyclage ne nuit pas aux éléments Ni-MH et est très bénéfique pour les batteries au plomb.

Décharge – La conversion de l’énergie chimique de la batterie en énergie électrique.

  • Décharge profonde – Utilisation de toute l’énergie électrique jusqu’à la tension de coupure avant que la batterie ou la cellule ne soit rechargée.
  • Décharge à fort régime – Utilisation à forts courants à des intervalles courts, habituellement à un régime qui décharge la batterie en moins d’une heure.
  • Décharge à faible régime – Utilisation à petits courants pendant des périodes longues, habituellement au-delà d’une heure.

Densité d’énergie – Rapport de l’énergie d’un élément à son poids ou volume (watt-heures par kg Wh/Kg, watt-heures par litre Wh/l).

Durée de vie en cyclage – Pour des batteries rechargeables, c’est le nombre de cycle total de charge/décharge que peut supporter la batterie ou la cellule avant que sa capacité soit réduite de manière significative. La fin de vie est généralement considérée comme atteint lorsque la cellule ou batterie ne fournit que 70% à 80% de la capacité nominale en ampère heure. Suivant les électrochimies, conception, utilisation, le nombre de cycles peut aller de 50 à plusieurs dizaines de milliers. La durée de vie en cyclage d’une batterie est fortement influencée par la profondeur du type de cycle, la méthode de recharge, la température… Un mauvais choix de la tension de coupure en charge ou décharge peut réduire considérablement la durée de vie en cyclage d’une batterie.

Durée de vie sur étagère – Pour un élément sec, la durée (mesurée à partir de la date de fabrication), à une conservation de 21 degrés C ( 69 degrés F), où l’élément conserve un pourcentage déterminé (habituellement 90%) de son énergie originale.

Effet mémoire – Un phénomène dans lequel un élément fonctionnant en cycles successifs de profondeur de décharges inférieurs à 100%, perd temporairement le reste de sa capacité à des niveaux de tension normale (appliquée habituellement aux éléments Ni-Cd). A noter, l’effet mémoire peut être induit dans des éléments Ni-Cd, même si le niveau de décharge est différent au cours de chaque cycle. L’effet mémoire est réversible.

Etat de charge (SOC : state of charge) – Capacité restante dans l’élément/ la batterie en pourcentage de la capacité initiale.

Etat de santé (SOH : state of health) – Durée de vie restante dans l’élément/ la batterie en pourcentage de la durée de vie initiale.

Profondeur de décharge – La quantité d’énergie qui a été fournie par l’élément ou un pack batterie. Habituellement exprimé comme un pourcentage de la capacité de la batterie. Par exemple, 50 % de la profondeur de décharge veut dire que la moitié de l’énergie de la batterie a été utilisée. 80 % de la décharge en profondeur veut dire que 80 % de l’énergie a été utilisée ; il reste alors à la batterie 20 % de sa capacité initiale.

Régime de charge – Le courant de charge d’une batterie exprimé en ampères (A) ou milliampères (mA). Ce régime est communément exprimé comme une fraction de la capacité de la batterie. Par exemple, une charge à C/2 ou C/5.

Résistance interne – La résistance à un flux d’un courant électrique au sein d’un élément ou d’une batterie.

SOC (state of charge) – Voir Etat de charge.

SOH (state of health) – Voir Etat de santé.

Tension de Coupure – La limite de tension basse d’une batterie considérée comme totalement déchargée. La tension de coupure est habituellement choisie afin d’obtenir la capacité maximum de la batterie. La tension de coupure varie en fonction du type de batterie et en fonction de son utilisation. Lors des tests de capacité sont réalisés, la tension de coupure habituelle des batteries Ni-MH ou Ni-Cd est de 1.0 V. 0.9 V est habituellement utilisé pour les éléments alcalins. Un dispositif qui est conçu avec une tension de coupure trop élevée peut cesser de fonctionner alors que la batterie a encore une capacité significative.

Tension nominale – Tension de référence d’un élément ou batterie, parfois appelée tension « normale » (tension à environ 50% de SOC).

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