23 - LAPRODUCTION ET LE STOCKAGE ÉLECTROCHIMIQUES DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
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Les capacités volumiques sont plus importantes, voisines de 300 Wh/L pour Li/ion
et Ni/MH développé spécifiquement pour leur capacité volumique élevée.
Les rendements de stockage de l’énergie varient selon les accumulateurs et les
conditions d’utilisation, les rendements faradiques des accumulateurs aqueux peuvent atteindre 90%, il est pratiquement de 100% pour l’accumulateur Li/ion très
peu sujet à l’autodécharge. Les rendements énergétiques dépendent naturellement
des procédures de charge choisies. En limitant les surtensions à 10% de la tension
nominale, on obtiendra un rendement énergétique voisin de 80%.
Actuellement, les énergies renouvelables utilisent presque exclusivement les batteries au plomb pour le stockage de l’énergie, en raison principalement de leur coût, au
maximum 150 euros par kilowattheure stocké. Ces batteries sont malheureusement
sensibles aux usages abusifs et leur durée de vie est souvent bien inférieure à celui
du dispositif générateur, photovoltaïque par exemple.
23.4.2. PUISSANCE
La puissance maximum que peut fournir un générateur de tension E et de résistance interne R vaut E
2 /4R. La puissance des générateurs électrochimiques dépend
de nombreux facteurs, notamment la conduction ionique et électronique des masses actives, variables avec l’état de charge, la résistance ionique du séparateur, la
surface des collecteurs de courant par rapport au volume des masses actives. La
construction spiralée, avec une grande surface de séparateur, améliore la puissance
spécifique au détriment de la capacité. Il est fréquent d’ajouter des conducteurs
électroniques (graphite) aux masses actives dont la conduction électronique est
faible (MnO 2 ). La diminution de l’épaisseur du séparateur augmente la puissance au
détriment du risque de court-circuit et de l’autodécharge. La conductivité des électrolytes baisse en général beaucoup avec la température, avec parfois un risque
de solidification. Les générateurs qui consomment leur électrolyte voient leur puissance beaucoup diminuer avec l’état de charge (pile LECLANCHÉ, batterie au plomb).
Les générateurs les plus puissants fonctionnent sous des densités de courant de
l’ordre de 1 A/cm
2
.
La pile alcaline Zn/MnO 2 est relativement puissante. L’accumulateur alcalin zinc/
oxyde d’argent, cyclable une vingtaine de fois, est très puissant et capacitif. Les
grosses piles de puissance doivent être refroidies avec circulation de l’électrolyte
dans des radiateurs, c’est le cas des piles propulsant les torpilles de 70 kW et plus,
piles Li/SOCl 2 à circulation d’électrolyte, piles aluminium/oxyde d’argent amorçables à l’eau de mer.
Réversibles, les accumulateurs sont toujours relativement puissants. L’accumulateur au plomb est utilisé principalement pour cet usage (démarrage des automobiles). L’accumulateur courant le plus puissant est l’accumulateur cadmium/nickel,
utilisé pour cela dans les outils portables ; il conserve une bonne puissance à froid,
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Les capacités volumiques sont plus importantes, voisines de 300 Wh/L pour Li/ion
et Ni/MH développé spécifiquement pour leur capacité volumique élevée.
Les rendements de stockage de l’énergie varient selon les accumulateurs et les
conditions d’utilisation, les rendements faradiques des accumulateurs aqueux peuvent atteindre 90%, il est pratiquement de 100% pour l’accumulateur Li/ion très
peu sujet à l’autodécharge. Les rendements énergétiques dépendent naturellement
des procédures de charge choisies. En limitant les surtensions à 10% de la tension
nominale, on obtiendra un rendement énergétique voisin de 80%.
Actuellement, les énergies renouvelables utilisent presque exclusivement les batteries au plomb pour le stockage de l’énergie, en raison principalement de leur coût, au
maximum 150 euros par kilowattheure stocké. Ces batteries sont malheureusement
sensibles aux usages abusifs et leur durée de vie est souvent bien inférieure à celui
du dispositif générateur, photovoltaïque par exemple.
23.4.2. PUISSANCE
La puissance maximum que peut fournir un générateur de tension E et de résistance interne R vaut E
2 /4R. La puissance des générateurs électrochimiques dépend
de nombreux facteurs, notamment la conduction ionique et électronique des masses actives, variables avec l’état de charge, la résistance ionique du séparateur, la
surface des collecteurs de courant par rapport au volume des masses actives. La
construction spiralée, avec une grande surface de séparateur, améliore la puissance
spécifique au détriment de la capacité. Il est fréquent d’ajouter des conducteurs
électroniques (graphite) aux masses actives dont la conduction électronique est
faible (MnO 2 ). La diminution de l’épaisseur du séparateur augmente la puissance au
détriment du risque de court-circuit et de l’autodécharge. La conductivité des électrolytes baisse en général beaucoup avec la température, avec parfois un risque
de solidification. Les générateurs qui consomment leur électrolyte voient leur puissance beaucoup diminuer avec l’état de charge (pile LECLANCHÉ, batterie au plomb).
Les générateurs les plus puissants fonctionnent sous des densités de courant de
l’ordre de 1 A/cm
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La pile alcaline Zn/MnO 2 est relativement puissante. L’accumulateur alcalin zinc/
oxyde d’argent, cyclable une vingtaine de fois, est très puissant et capacitif. Les
grosses piles de puissance doivent être refroidies avec circulation de l’électrolyte
dans des radiateurs, c’est le cas des piles propulsant les torpilles de 70 kW et plus,
piles Li/SOCl 2 à circulation d’électrolyte, piles aluminium/oxyde d’argent amorçables à l’eau de mer.
Réversibles, les accumulateurs sont toujours relativement puissants. L’accumulateur au plomb est utilisé principalement pour cet usage (démarrage des automobiles). L’accumulateur courant le plus puissant est l’accumulateur cadmium/nickel,
utilisé pour cela dans les outils portables ; il conserve une bonne puissance à froid,