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 se transforme 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 ainsi de l'énergie.
1 – Premières batteries au plomb (1912-1950)
Les premières automobiles n'avaient ni système électrique ni batterie de démarrage. Elles étaient démarrées à l'aide d'une manivelle.
En 1912, Cadillac marqua 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 proposait six carrosseries et fut produit à 13 995 exemplaires. Son innovation devint une référence dans l'évolution technologique de l'automobile.
À cette époque, la première batterie de démarrage automobile est apparue. Ces batteries étaient composées de cellules plomb-acide et d'un électrolyte à base d'acide sulfurique.
2 – Expansion et normalisation (1950-1980)
Avec l'ajout de systèmes électriques supplémentaires – tels que les phares, les radios et les ventilateurs – dans les véhicules, la batterie est passée du statut de simple démarreur à celui de source d'alimentation principale pour de nombreux appareils. Cela a incité les fabricants à améliorer la densité énergétique et la stabilité des batteries. Les compositions des alliages de plomb ont été optimisées et les procédés de fabrication perfectionnés pour produire des cellules offrant une durée de vie plus longue, une meilleure résistance aux vibrations et une capacité à supporter des cycles de charge et de décharge plus intenses. Ainsi, les batteries offraient des performances constantes, même dans des conditions de fonctionnement exigeantes.
De 6V à 12V
Dans les premières décennies de l'automobile, de nombreux véhicules utilisaient des batteries de 6 V. Cependant, face à la demande croissante d'énergie électrique, un système permettant un démarrage plus efficace et le fonctionnement simultané de plusieurs appareils est devenu nécessaire. Le passage à un système 12 V est devenu la norme 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 des batteries étanches et sans eau a représenté une avancée majeure dans la conception et l'entretien des batteries de démarrage. Ces batteries étanches éliminent le besoin de recharges périodiques, réduisant ainsi les risques de fuites et de déversements, et facilitant un entretien plus simple et plus sûr, notamment dans les environnements soumis à des vibrations et des mouvements brusques.
De plus, l'amélioration de la durabilité a été obtenue grâce aux améliorations apportées à l'alliage de plomb. La composition optimisée des plaques, intégrant des éléments réduisant l'autodécharge, a permis aux batteries de conserver leur charge plus longtemps 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 minimisent la formation de cristaux de sulfate de plomb (sulfatation), l'un des principaux facteurs de dégradation de la capacité et des performances des batteries au fil du temps. La dernière génération de séparateurs facilite une 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, ses matériaux ont également subi des modifications importantes. Traditionnellement, les boîtiers étaient fabriqués à partir de matériaux tels que ébonite (un matériau composé, entre autres, de caoutchouc élastique) ou même de verre, qui offraient une protection limitée contre les conditions de fonctionnement difficiles. Avec les progrès technologiques, des matériaux plastiques à haute résistance comme 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 elles ne sont pas encore prêtes à être commercialisées.
Conclusion
L'évolution des batteries de démarrage pour véhicules a été remarquable au fil des ans, passant de systèmes de démarrage manuels rudimentaires à des dispositifs sophistiqués garantissant 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 des batteries lithium-ion, chaque étape a répondu aux exigences croissantes d'un secteur automobile en constante évolution.
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