Accumulateur électrique
Un accumulateur électrique ou simplement un accumulateur pour les techniciens accu, est un dispositif destiné à stocker l'énergie électrique, sous forme électrique (condensateur) ou accumulateurs électrochimiques, parfois appelés à tort pile rechargeable.
On distingue aussi les accumulateurs électriques des accumulateurs non électrique, qui convertissent l'énergie électrique pour la stocker sous une autre forme par exemple : cinétique), et qui sont capable de la restituer ultérieurement. Voir : stockage d'énergie).
Lorsque l'on parle d'éléments rechargeables on utilise le terme d'accumulateur. On les distingue des piles électriques qui ne sont par définition pas rechargeables. Les piles fournissent la quantité d'électricité prévue à leur fabrication (aucune charge, ni préparation n'est nécessaire avant utilisation).
Généralités
L'énergie électrique donc peut se stocker de différentes manières :
* Sous forme d'énergie électrostatique, en accumulant des charges électriques dans un ou plusieurs condensateurs. L'apparition, vers 1995, de condensateurs dont la capacité peut atteindre quelques centaines de farads permet de réaliser des substituts aux batteries d'accumulateurs classiques. Les avantages sont une diminution du poids et un fonctionnement possible par très grand froid (véhicules polaires). Avec un inconvénient de taille le prix au Wh stocké nettement plus élevé.
* Sous forme d'énergie électromagnétique, en établissant un courant électrique dans un circuit bobiné autour d'un circuit magnétique, de telle sorte que l'énergie nécessaire pour mettre en mouvement les charges électriques puisse être restituée par induction.
La durée de stockage de l'énergie reste faible même avec les meilleurs métaux conducteurs que sont l'argent et le cuivre en raison des pertes par effet Joule dans le circuit ; un stockage de longue durée nécessite ainsi l'utilisation de matériaux supraconducteurs. Les dispositifs ainsi réalisés sont connus sous le nom de SMES : Superconducting Magnet Energy Storage.
* Sous forme électrochimique, qui présente la caractéristique intéressante de fournir une tension (différence de potentiel) à ses bornes peu dépendante de sa charge (quantité d'énergie stockée) ou du courant débité. On utilise la propriété qu'ont certains couples chimiques d'accumuler une certaine quantité d'électricité en modifiant leur structure moléculaire et ceci de manière réversible.
o Différents types de couples chimiques sont utilisés pour la réalisation d'accumulateurs électriques.
Compte tenu des limites des techniques de stockage direct de l'électricité, le mot accumulateur désigne en électrotechnique principalement le dispositif électrochimique.
Caractéristiques générale des accumulateur électrochimique
* La tension ou potentiel (en volt) est un paramètre important. Fixée par le potentiel d'oxydo-réduction du couple redox utilisé, elle est de l'ordre de quelques volts pour un élément. Comme en pratique des tensions plus élevées, typiquement 12, 24 voire 48 V et plus sont requise, il suffit pour augmenter la tension de raccorder des éléments du même type en série au sein d'une batterie d'accumulateurs. C'est sans doute l'origine du terme « batterie » comme synonyme courant d'« accumulateur » et, en anglais, de « pile » ; toutefois certains évoquent une autre source étymologique possible : l'effet de choc d'un courant électrique, comme si l'appareil électrique « battait » celui qui reçoit la décharge.
* La capacité électrique est généralement indiquée en A.h (Ampère(s) pendant une heure) par le constructeur. Elle se mesure dans la pratique par référence au temps de charge/décharge, en Ah (ampère-heure) ou mAh (milliampère-heure), mais l'unité officielle (SI) est le coulomb.
1 Ah = 1 000 mAh = 3 600 C ; 1 C = 1 Ah/3 600 = 0,278 mAh.
* L'énergie stockée se mesure usuellement en Wh (watt-heure) mais l'unité officielle (SI) est le joule.
1 Wh = 3 600 J = 3,6 kJ ; 1 J = 0,278 mWh.
* Le débit maximum d'un accumulateur se mesure en ampère.
* L’impédance interne, exprimée en ohm, impédance parasite qui limite le courant de décharge, ainsi que la fréquence de ce courant, en transformant en chaleur par effet joule une partie de l'énergie restituée. En pratique, on assimile souvent l'impédance à la seule résistance pure.
* La densité massique est une des caractéristiques importantes d'un accumulateur, elle correspond à la quantité d'électricité (Ah/kg) ou d'énergie (Wh/kg) qu'il peut restituer par rapport à sa masse.
* La densité volumique est une autre caractéristique qui peut avoir son importance, elle correspond à la quantité d'électricité (Ah/m³) ou d'énergie (Wh/m³) qu'il peut restituer par rapport à son volume.
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