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RÉSUMÉ
Les accumulateurs au plomb sont très présents dans le secteur de l’automobile, notamment dans les véhicules à combustion interne, mais aussi comme batteries stationnaires. De plus, on leur prévoit un bel avenir également dans le stockage intermédiaire des énergies renouvelables. Cet article commence par décrire la constitution et le principe des accumulateurs au plomb, il poursuit par la présentation de ses caractéristiques électriques et les causes de défaillance. Pour terminer, il présente différentes applications de ces dispositifs.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jack ROBERT : Professeur émérite à l’université Paris Sud XI
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Jean ALZIEU : Ingénieur-chercheur à Électricité de France
INTRODUCTION
L’ingénieur français, Gaston Planté a réalisé le premier accumulateur au plomb en 1860. Ce dispositif a connu, grâce à l’automobile, un développement considérable, puisque sur un véhicule à combustion interne, un accumulateur au plomb assure le lancement du moteur (starting) et intervient au niveau de l’éclairage (lighting) et de l’allumage (ignition). À ce débouché, dit des « SLI batteries », s’ajoutent celui, également important, des batteries stationnaires (téléphone, secours…), ainsi que celui, plus restreint, de la traction lourde (camions, autobus électriques, engins de levage…). Enfin, le stockage intermédiaire qui accompagne généralement l’exploitation des énergies renouvelables, solaire et éolienne, laisse prévoir un nouvel et important débouché. On reviendra sur ces points, mais il a paru utile de les évoquer en préambule, du fait de leurs conséquences. Dans ces domaines, les intérêts économiques sont tels et la concurrence, si rude, que malgré la perspective de débouchés accrus ou nouveaux, les entreprises restent très prudentes en matière d’innovation.
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Fem d’un accumulateur au plomb et conséquences
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2. Processus électrochimiques de base
Le fait, que le conducteur ionique participe, ainsi que nous allons le voir, aux réactions aux électrodes, caractérise significativement l’accumulateur au plomb. Il s’agit d’une solution aqueuse d’acide sulfurique dont la concentration évolue au cours du processus électrochimique. Ce point sera précisé, mais il faut noter dès à présent que dans la fourchette de concentrations à considérer, l’acide n’est pas complètement dissocié. On sait en effet que l’acide sulfurique se dissocie en milieu aqueux, en deux étapes :
-
première dissociation :
-
deuxième dissociation :
Selon divers travaux récents [8] dans la gamme de concentrations d’acide sulfurique mises en jeu dans l’accumulateur au plomb, l’électrolyte est constitué essentiellement d’ions H 3O+ et
.
Dans ces conditions, les réactions aux électrodes s’écrivent :
-
pour l’électrode positive (cathode en décharge) :
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