Akumulator lub częściej baterii , jest zestawem akumulatorów elektrycznych połączonych ze sobą tak, aby utworzyć generator elektryczny o napięciu i mocy żądanej. Te akumulatory są czasami nazywane ogniwami lub ogniwami baterii .
Akumulatory przeznaczone do domowych urządzeń elektrycznych i elektronicznych nazywane są również bateriami .
Bateria akumulatorów umożliwia magazynowanie energii elektrycznej w postaci chemicznej i oddawanie jej w postaci prądu stałego w sposób kontrolowany.
We Francji , w potocznym języku, słowo „bateria” często oznacza zestaw akumulatorów elektrycznych, chociaż jest to tylko jedno z wielu znaczeń tego słowa.
Angielskie wyrażenie „ bateria akumulatorów” jest dosłownie tłumaczone na język francuski jako „zestaw akumulatorów” lub „bateria akumulatorów”. Dosłowne tłumaczenie „akumulator” lub „akumulator” jest anglicyzmem i pleonazmem .
Akumulatory niezbędne w samochodach elektrycznych, ale także w samochodach hybrydowych podlegały ciągłej ewolucji technologicznej, a postęp jest ważny; ale obecnie żadne rozwiązanie nie jest w pełni satysfakcjonujące, a każdy rodzaj akumulatora energii elektrycznej jest często przeznaczony do określonego rodzaju zastosowania. Niektóre z tych baterii są używane wspólnie z innymi sektorami, takimi jak energia wiatrowa lub słoneczna, do magazynowania wytwarzanej okresowo energii i dystrybucji jej w okresach dużego zapotrzebowania.
Obecne badania i odkrycia są bardzo obiecujące, do tego stopnia, że niektórzy producenci akumulatorów obiecali zasięg samochodów elektrycznych wynoszący 800 km przez dekadę, dzięki baterii litowo-powietrznej. Jednak w 2016 r. Niewiele samochodów elektrycznych może przekroczyć 400 km bez ładowania przy standardowym użytkowaniu.
Akumulatory często łączy się szeregowo w celu uzyskania żądanego napięcia akumulatora.
Aby zwiększyć dostępny prąd, można również odwołać się do równoległego połączenia ogniw.
Cechą charakterystyczną baterii akumulatorów jest zatem zwiększenie dostępnego napięcia i / lub prądu, aby odpowiadać charakterystyce danego źródła zasilania .
Połączenie tych dwóch technik można uzyskać, łącząc kilka elementów:
W celu uproszczenia opisów montażowych baterii akumulatorów stosuje się zwykły zapis do oznaczenia sprzężenia:
Baterie akumulatorowe są używane w wielu obszarach:
Według Bloomberg New Energy Finance, Chiny mają moc produkcyjną na poziomie 217,2 GWh w 2019 r. , Wyprzedzając Stany Zjednoczone (49,5 GWh ) i Koreę (23,1 GWh ). Francja jest 8 th pozycji (1,1 GWh ) dzięki roślinom Saft i forsee Power.
W 2019 r.Komisja Europejska przyznała dotację publiczną w wysokości 3,2 mld euro na wsparcie utworzenia europejskiego projektu biznesowego w zakresie baterii. Celem jest stworzenie „Airbusa akumulatorów” przy jednoczesnym skupieniu się na rozwoju akumulatorów litowo-jonowych o zwiększonej żywotności i mniejszym wpływie na środowisko.
Ładowanie akumulatorów jest niezbędne, jeśli mają one zachować swoje początkowe właściwości. W niektórych przypadkach poziom naładowania akumulatora można ocenić, mierząc jego napięcie bez obciążenia (bez obciążenia).
W przypadku nowszych technik, takich jak NiMh czy Lit , konieczne są bardziej wyszukane metody sprawdzania poziomu naładowania, co wymaga zastosowania odpowiednich ładowarek. W przypadku tych technik ładowarki oceniają szybkość ładowania, monitorując ewolucję napięcia ładowania i biorąc pod uwagę prąd i czas ładowania ( lub ).
Dla akumulatora kwasowo - ołowiowego o napięciu znamionowym 12 V :
W przypadku akumulatora litowo-polimerowego każde ogniwo ma napięcie znamionowe 3,7 V :
Kiedy bateria litowo-polimerowa składa się z wielu komórek (częsty przypadek), a zaleca się, aby nie ma różnicy napięć między komórkami, które przekraczają 0,5 V .
Na przykład DT = 0,01053 T + 0,73671 dla akumulatorów ołowiowych. (DT> 1, jeśli T> 25 ° C ; DT <1, jeśli T < 25 ° C ) . Podobnie Dch = 20/30, na przykład, jeśli nominalny prąd ładowania wynosi 20 A, podczas gdy maksymalny prąd rozładowania wynosi 30 A (w przypadku szybkiego ładowania).
Otwarte akumulatory ołowiowe (wózki widłowe, podnośniki itp. ) Mają żywotność ograniczoną do około 1500 cykli. Ponieważ energia jest magazynowana i uwalniana podczas normalnych cykli pracy, na elektrodach stopniowo gromadzą się kryształki siarczanu, uniemożliwiając akumulatorowi skuteczne dostarczanie prądu. Kryształy faktycznie „dławią” baterię. Nawet ładowanie odsiarczające nie zawsze zapobiega konieczności wymiany akumulatora po kilku latach.
Siarczanie jest jedną z przyczyn starzenia się akumulatora kwasowo-ołowiowego, który był rozładowywany przez pewien czas przed ponownym naładowaniem, ale istnieje również inny czynnik starzenia, jakim jest przemiana podczas cykli ładowania / rozładowania akumulatora. elektroda dodatnia. Składa się z dwutlenku ołowiu PbO 2, który krystalizuje w dwóch różnych formach (α-PbO2 i β-PbO2), z których jedna składa się z małych kryształków, jest przekształcana w cyklach w drugą, w tym kryształy są większe, co powoduje pęcznienie elektroda, która się rozpada.
Szwedzki Instytut Badań nad Środowiskiem (IVL) opublikował w 2017 r. Raport na temat wpływu baterii na środowisko: szacuje, że ich produkcja generuje od 150 do 200 kg CO 2.za kWh pojemności ; akumulator o mocy 30 kWh generowałby zatem od 4,5 do 6 ton CO 2podczas gdy akumulator 100 kWh, taki jak ten zamontowany w Tesli Model S P100D, odpowiadałby produkcji ponad 17 ton CO 2. Jednak IVL podkreśla silną dysproporcję w koszyku energetycznym w zależności od kraju: 162 kWh energii elektrycznej jest wymagane na kWh wyprodukowanej baterii, co może stanowić do 70% CO 2.wydane podczas produkcji; przy całkowicie bezemisyjnej strukturze energii elektrycznej, jak w Szwecji, ten wpływ na węgiel zostałby zmniejszony o 60%. Mimo to poszukiwanie maksymalnej autonomii w przypadku akumulatorów o dużej pojemności znacznie przyczyniłoby się do globalnego ocieplenia.
W akumulatorów ołowiowych może być zawracany: większość ich części mogą być ponownie wykorzystane w późniejszym okresie życia, takie jak tworzywo sztuczne, kwas i płyt ołowianych. W zakładzie recyklingu tworzywo sztuczne obudowy zostanie zatem oddzielone od ołowiu płyt i kwasu elektrolitu . Następnie ołów topi się w piecu i ponownie wykorzystuje do produkcji nowych płyt.
Plastik na boku jest również topiony i służy do tworzenia nowych kopert. Wreszcie, kwas siarkowy jest kontrolowany, ponieważ spowodowałby poważne szkody, gdyby dostał się do atmosfery. Będzie również używany później do produkcji nowych baterii.
W ten sposób wszystko jest poddawane recyklingowi, a straty dla środowiska są bardzo niskie, pod warunkiem, że zostaną zdeponowane w miejscach do tego przeznaczonych: ratuszach, wysypiskach śmieci, sklepach specjalizujących się w samochodach lub urządzeniach przemysłowych, czy niektórych handlarzach złomem. (Za wynagrodzeniem) można zajmij się tym. W Quebecu ekocentry (miejskie centra recyklingu) zazwyczaj oferują tę usługę bezpłatnie.
W przypadku akumulatorów litowo-jonowych w 2019 r. Niektóre firmy, takie jak SNAM, są w stanie poddać recyklingowi „ponad 70%” akumulatorów. Pozostałe 20% do 30% „ulega zniszczeniu, spaleniu, a na końcu 2% zostaje zakopanych” .
Niektórzy chińscy interesariusze chcą znormalizować baterie, aby ułatwić standardową wymianę.