Suite à la publication de si les batteries sont déchargées lorsqu'elles sont stockées au solNous avons reçu de nombreuses questions sur l’évolution des batteries de démarrage dans le secteur automobile, depuis leurs origines jusqu’à nos jours.
Par conséquent, puisque Batterie FQSDans cet article, nous souhaitons fournir un aperçu clair de la façon dont les batteries de démarrage ont évolué au fil des ans, en soulignant les étapes importantes et les avancées technologiques qui ont marqué leur développement.
La batterie au plomb de Gaston Planté (1859)
Gaston Planté Il a inventé la première batterie rechargeable au plomb-acide en 1859. Sa conception consistait en deux plaques de plomb enroulées immergées dans une solution d'acide sulfurique.
Conception originale
- Structure: Deux plaques de plomb enroulées en spirale, séparées par du tissu ou du caoutchouc.
- Électrolyte: Acide sulfurique dilué, qui permet la réaction électrochimique.
- Opération: Lors de la charge, le plomb est transformé en dioxyde de plomb (PbO₂) sur la plaque positive et en plomb spongieux (Pb) sur la plaque négative. Lors de la décharge, les deux réagissent pour former du sulfate de plomb (PbSO₄), libérant de l'énergie.
1 – Premières batteries au plomb (1912-1950)
Les premières automobiles n’avaient pas de systèmes électriques ni de batteries de démarrage. Ils ont été démarrés avec une manivelle.
En 1912, Cadillac a marqué une étape importante dans l'histoire de l'automobile en devenant le premier véhicule au monde équipé d'un démarreur électrique. Présenté exclusivement en version Four et disponible dès septembre 1911, ce modèle propose six carrosseries et atteint une production totale de 13 995 exemplaires. Son innovation a été enregistrée comme une référence dans l’évolution technologique des automobiles.
C'est à cette époque qu'apparaît la première batterie de démarrage automobile. Ces batteries étaient constituées de cellules au plomb et d’un électrolyte à base d’acide sulfurique.
2 – Expansion et normalisation (1950-1980)
Avec l’ajout de systèmes électriques supplémentaires (tels que des lumières, des radios et des ventilateurs) dans les véhicules, la batterie est passée du simple rôle de démarreur à celui de source d’alimentation principale pour plusieurs appareils. Cela a conduit les fabricants à améliorer la densité énergétique et la stabilité des batteries. Les compositions d’alliages de plomb ont été optimisées et les processus de fabrication ont été affinés pour obtenir des cellules avec une durée de vie plus longue, une résistance aux vibrations et la capacité de supporter des cycles de charge et de décharge plus intenses. En conséquence, les batteries ont offert des performances constantes, même dans des conditions d’utilisation exigeantes.
De 6V à 12V
Au cours des premières décennies de l’automobile, de nombreux véhicules utilisaient des batteries de 6 V. Cependant, à mesure que la demande en énergie électrique augmentait, il est devenu nécessaire d’adopter un système qui permettrait un démarrage plus efficace et le fonctionnement simultané de plusieurs appareils. Le passage au système 12V a été établi comme standard pour plusieurs raisons :
- Puissance de démarrage supérieure : Un système 12 V facilite le démarrage du moteur dans des conditions défavorables.
- Compatibilité avec les systèmes électriques complexes : Permet l'intégration de nouveaux équipements électroniques et de sécurité sans compromettre les performances.
- Optimisation énergétique : La normalisation a facilité la production et la maintenance de masse, réduisant les coûts et améliorant la fiabilité de la chaîne d’approvisionnement.
3 – Batteries sans entretien (1980-2000)
L’introduction de batteries scellées sans besoin d’ajout d’eau a représenté un saut qualitatif dans la conception et la maintenance des batteries de démarrage. Ces batteries scellées éliminent le besoin de réapprovisionnement périodique en eau, réduisant ainsi le risque de fuites et de déversements et facilitant un entretien plus facile et plus sûr, en particulier dans les environnements avec vibrations et mouvements brusques.
De plus, une durabilité accrue a été obtenue grâce aux améliorations apportées à l’alliage de plomb. La composition optimisée des plaques, qui intègre des éléments capables de réduire l'autodécharge, permet aux batteries de maintenir leur charge pendant des périodes plus longues et d'offrir des performances plus constantes tout au long de leur durée de vie.
Une autre avancée importante a été l’utilisation de séparateurs améliorés et d’une construction interne renforcée. Ces éléments agissent pour minimiser la formation de cristaux de sulfate de plomb (sulfatation), l’un des principaux facteurs qui détériorent la capacité et les performances des batteries au fil du temps. Les séparateurs de pointe facilitent la circulation optimale de l'électrolyte, contribuant ainsi à préserver l'efficacité électrochimique et à prolonger la durée de vie de l'appareil.
Quant au boîtier de la batterie, ce composant a également subi des changements importants dans ses matériaux. Traditionnellement, les boîtiers étaient fabriqués à partir de matériaux tels que ébonite (qui est un matériau composé, entre autres, de caoutchouc élastique) ou même de verre, qui offraient une protection limitée contre les conditions d'utilisation défavorables. Avec les progrès de la technologie, des matériaux plastiques à haute résistance tels que l’ABS et le polypropylène ont été adoptés.
Le principales améliorations qui ont été obtenus avec ces changements matériels :
- Résistance à la corrosion et à la chaleur : Ces plastiques sont très résistants à l’action corrosive de l’acide sulfurique et peuvent supporter les températures élevées générées pendant le processus de chargement et de déchargement.
- Impact et durabilité accrus : La nouvelle génération de boîtiers offre une protection améliorée contre les chocs, les vibrations et autres facteurs mécaniques, réduisant ainsi le risque de casse ou de déformation.
- Herméticité et sécurité : La forme précise de ces matériaux permet une étanchéité optimale, empêchant l'entrée d'humidité ou d'impuretés qui pourraient affecter le fonctionnement interne de la batterie.
- Propriétés ignifuges : De plus, des formulations ignifuges ont été incorporées pour améliorer la sécurité, minimisant la propagation du feu en cas de surcharge ou de défaillance interne.
4 – Technologie GEL, AGM et LITHIUM (2000-PRÉSENT)
- Apparition des batteries AGM (Absorbent Glass Mat) et GEL, avec une plus grande efficacité et résistance aux vibrations.
- Ils sont utilisés dans les véhicules équipés de systèmes Start-Stop et dans les véhicules hautes performances.
- L’électrification entraîne l’utilisation de batteries lithium-ion dans les véhicules électriques et hybrides.
- Les batteries au lithium sont plus légères, durent plus longtemps et se chargent plus rapidement que les batteries au plomb-acide.
- Les progrès réalisés dans le domaine des batteries à l’état solide promettent des améliorations encore plus importantes en termes d’efficacité et de sécurité. Mais ils ne sont pas encore prêts à atteindre le marché.
Conclusion
L’évolution des batteries de démarrage des véhicules a été remarquable au fil des ans, passant de systèmes de démarrage manuels rudimentaires à des dispositifs sophistiqués qui garantissent efficacité, durabilité et sécurité. De l’introduction des premières batteries plomb-acide rechargeables à la consolidation des technologies AGM et GEL sans entretien, en passant par la révolution représentée par les batteries lithium-ion, chaque étape a répondu aux exigences croissantes d’un secteur automobile en constante évolution.
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