Les batteries au plomb

Electrode + : PbO2 ; Electrode – : Pb ; Electrolyte : eau + acide sulfurique

Les technologies 

Batterie étanche (« sans entretien ») / VRLA => bien adaptée au voilier.

• AGM (Absorbent Glass Mat) : électrolyte liquide immobilisé dans un absorbant « feutre »
• Gel : électrolyte immobilisé sous forme de gel
• Batterie ouverte à électrolyte libre (liquide) => à proscrire pour un voilier

La tension nominale (12 V)

La batterie se compose de 6 éléments d’environ 2,1 volts (fonction de la technologie), correspondant aux 6 bouchons sur le dessus.

La capacité

Souvent exprimée Ampère-heure (Ah) au lieu de Watt-heure, indique la quantité d’énergie que peut restituer la batterie (bien chargée et à 20°C) pendant sur une durée donnée.
La capacité dépend notamment du régime de décharge mais également de la température et de son âge (vieillissement).

Influence du régime de décharge

Plus la décharge est rapide (fort courant) plus la capacité effective est réduite. Par exemple une batterie de capacité de 100 Ah peut fournir un courant de 5A pendant 20 heures. Elle ne fournira pas 20 A pendant 5 heures. Cette batterie ne pourra fournir que de 80-85 Ah lors d’une décharge en 5 heures, le courant de décharge sera alors de 16-17 A.

Influence de la température 

La capacité diminue à basse température ; elle augmente légèrement avec température mais attention une température trop élevée, au-delà de 45-50°C, dégrade la batterie.

Influence du vieillissement

Une batterie d’une capacité de 100 Ah à l’état neuf ne pourra avoir une capacité que de 80 Ah au bout de 5 à 7 ans voire moins.

Généralement on considère une batterie en fin de vie quand sa capacité n’est plus de que 80% de sa capacité initiale.

La puissance

Souvent exprimée en ampères (A) au lieu de Watt, c’est l’intensité que peut fournir la batterie de 12 V à une température de 18°C pendant 30 secondes sans que la tension tombe en dessous de 1,4 volts par élément.

Recommandations

Batterie du moteur

Au démarrage, elle supporte des décharges de forte puissance mais brève. Choisir une batterie adaptée au démarrage (intensité élevée).

Batteries de servitude 

Elles supporteront des cycles décharges profondes – recharges. Choisir des batteries adaptées au cyclage et de capacité suffisamment élevée pour ne pas avoir des décharges trop profondes.

• Idéalement : ne pas descendre sous les 50% de charge,
• Occasionnellement : possible jusqu’à 20-30% de charge.

Après une décharge profonde, recharger complètement et rapidement la batterie. Une batterie laissée partiellement déchargée longtemps va se « sulfater », cela réduit la capacité de la batterie de façon irréversible.

• Faire des charges complète (à 100%) régulièrement.
• Utiliser un chargeur de batterie / régulateur bien adapté au type de batterie (AGM, Gel, ouvert/électrolyte liquide). Dans l’idéal pour les batteries AGM et Gel, le régulateur doit permettre le type de charge suivant.

Exemple

La partie charge à courant constant se fait au courant maxi, afin de limiter le temps de charge, compatible des caractéristiques des batteries (par exemple 0,2 C soit 20 A pour une batterie de 100 Ah) et de la puissance du chargeur (limitation en courant du chargeur).
La partie charge à tension constante doit se faire entre 14,4 à 14,7 V pour de l’AGM (limitation de l’électrolyse de l’eau).
La partie Floating (maintien/entretien permet de compenser l’autodécharge) entre 13,5 à 13,8 V pour de l’AGM.

Les tensions à appliquer dépendent de la technologie (AGM ≠ Gel). La tension de charge des batteries Gel est un peu plus basse que l’AGM. Dans tous les cas appliquer les recommandations du fournisseur.

• Installer un contrôleur de batterie à bord permet de visionner l’état des batteries : état de charge en %, tension et ampérage.
• Ne pas mélanger des batterie neuves et anciennes ni des batteries de différentes technologie dans un même parc de batterie (batterie de servitudes).
• Installation des batteries
  Les mettre dans un compartiment batterie aéré/ventilé et étanche aux projections d’eau de mer.
  Bien fixer les batteries.
• Bornes
  Bien les serrer.
  Nettoyer des bornes pour éviter les dépôts blanchâtres et éventuellement les protéger avec de la graisse (silicone, vaseline).

État de charge d’une batterie

Utiliser un contrôleur de batterie à bord, il permet de visionner l’état des batteries : état de charge en %, tension et ampérage.

À une tension donnée l’état de charge dépend du régime de décharge, pour un régime de décharge « lent » à 25°C, il prendra en compte ce type de tableau :

(Prendre en compte les caractéristiques de ses propres batteries – données fournisseur)

Vous pouvez également déterminer l’état de charge des batteries en mesurant la tension (V) à l’aide d’un simple voltmètre et en utilisant le type de tableau ci-dessous pour interpréter la valeur obtenue.

Pour que cette valeur soit correcte, les batteries ne doivent pas être en cours de charge ou de décharge. Il est préférable de faire cette mesure après une ou deux heures de repos de la batterie.

Température de fonctionnement

Température idéale : 10 à 25°C

Trop chaud : vieillissement accéléré au-dessus de 30°C, ne pas dépasser 45-50°C (dégradation),

Trop froid : perte de capacité temporaire.

Autodécharge 

La perte de capacité par autodécharge est de l’ordre de 2 % par mois à l’état neuf et peut augmenter significativement avec la température et le vieillissement.

Stockage (hivernage)

Charger à 100% avant stockage, déconnecter ou couper toutes les consommations.

Recharger périodiquement (tous les 2 à 3 mois pour compenser l’autodécharge) ou laisser en floating (petit courant qui compense l’autodécharge).

Mode de défaillance

Perte de capacité

Vieillissement naturel,
Sulfatation : batterie laissée déchargée trop longtemps, décharge profondes répétées, stockage sans recharge,
Corrosion des grilles positives : phénomène naturel accéléré par des températures élevées et les surcharges,
Autodécharge : non compensée par des charges.

Chute brutale et importante de la tension 

Concerne notamment la batterie moteur lors du démarrage,
Batterie en fin de vie,
Rupture continuité électrique.

Court-circuit interne :

Échauffement (se détecte notamment en charge : une batterie bien plus chaude que les autres),
Perte de tension,
Perte de capacité, décharge les batteries connectées en parallèle

Risques 

Explosion d’H2 (début de l’électrolyse de l’eau au-delà d’environ 14,4V) :
Batterie ouverte : dégagement d’H2 naturel en charge,
Batterie étanche : dégagement d’H2 en mode dégradé en charge (via soupape),
Le risque est surtout présent en fin de charge ou surcharge, le chargeur doit être adapté pour éviter la surcharge.

Incendie : échauffement excessif, court-circuit interne/externe, surcharge, câbles sous dimensionnés.

Fuite d’acide sulfurique si rupture du bac.