Akumulátor , nebo více obyčejně baterie , je sada elektrických akumulátorů připojených k sobě navzájem tak, aby se vytvořil elektrický generátor o napětí a kapacitu požadovanou. Tyto akumulátory se někdy označují jako bateriové články nebo články .
Dobíjecí akumulátory určené pro domácnost elektrických a elektronických zařízení jsou rovněž nazývaných baterie .
Akumulátorová baterie umožňuje akumulovat elektrickou energii v chemické formě a kontrolovaně ji uvolňovat ve formě stejnosměrného proudu.
Ve Francii se v běžném jazyce slovo „baterie“ často označuje jako sada elektrických akumulátorů, i když je to pouze jeden z mnoha významů tohoto slova.
Anglický výraz battery pack je doslovně přeložen do francouzštiny jako „sada akumulátorů“ nebo „baterie akumulátorů“. Doslovný překlad „baterie“ nebo „baterie“ je anglicismus a pleonasmus .
Akumulátorové baterie nezbytné pro elektromobily, ale také pro hybridní automobily, prošly nepřetržitým technologickým vývojem a pokrok je důležitý; ale v současné době není žádné řešení zcela uspokojivé a každý typ akumulátoru elektřiny je často určen pro určitý typ použití. Některé z těchto baterií se používají společně s jinými odvětvími, jako je větrná energie nebo solární energie, k přerušovanému ukládání vyrobené energie a její distribuci v době vysoké poptávky.
Současné výzkumy a objevy jsou velmi slibné, a to až do té míry, že někteří výrobci baterií slíbili dojezd elektromobilů po desetiletí díky lithium-vzduchové baterii na 800 km . V roce 2016 však může málo elektromobilů překročit 400 km bez dobíjení při standardním používání.
Akumulátory jsou často zapojeny do série za účelem získání požadovaného napětí baterie.
Pro zvýšení dostupného proudu je také možné použít paralelní připojení článků.
Charakteristikou akumulátoru je proto zvýšení dostupného napětí a / nebo proudu, aby odpovídaly charakteristikám daného napájecího zdroje .
Kombinace těchto dvou technik může být vytvořena spojením několika prvků:
Pro zjednodušení popisu montáže akumulátorových baterií se používá obvyklá notace k označení spojení:
Akumulátorové baterie se používají v mnoha oblastech:
Podle agentury Bloomberg New Energy Finance má Čína v roce 2019 výrobní kapacitu 217,2 GWh , před USA (49,5 GWh ) a Koreou (23,1 GWh ). Francie je 8 th pozice (1,1 GWh ) díky rostlinám Saft a předvídat Power.
V roce 2019 Evropská komise poskytla veřejnou dotaci ve výši 3,2 miliardy eur na podporu vytvoření evropského projektu podnikání s bateriemi. Cílem je vytvořit „Airbus baterií“ se zaměřením na vývoj Li-ion baterií se zvýšenou životností a sníženým dopadem na životní prostředí.
Nabíjení baterií je nezbytné, aby si baterie zachovaly své původní vlastnosti. V některých případech lze úroveň nabití baterie vyhodnotit měřením napětí naprázdno (bez zátěže).
V případě novějších technik, jako je NiMh nebo lithium , jsou ke kontrole úrovně nabití nutné složitější metody, které vyžadují použití vhodných nabíječek. U těchto technik nabíječky vyhodnocují rychlost nabíjení sledováním vývoje nabíjecího napětí a s přihlédnutím k nabíjecímu proudu a času ( nebo ).
U olověného akumulátoru se jmenovitým napětím 12 V :
U lithium-polymerové baterie má každý článek jmenovité napětí 3,7 V :
Pokud je lithium-polymer baterie sestává z několika buněk (běžný případ), a doporučuje se, aby rozdíl napětí mezi buňkami, které překračují 0,5 V .
Například DT = 0,01053 T + 0,73671 pro olověné baterie. (DT> 1, pokud T> 25 ° C ; DT <1, pokud T < 25 ° C ) . Podobně Dch = 20/30, například pokud je jmenovitý nabíjecí proud 20 A, zatímco maximální vybíjecí proud je 30 A (v případě rychlých nabíjení).
Otevřené olověné baterie (vysokozdvižné vozíky, zvedací plošiny atd. ) Mají životnost omezenou na přibližně 1 500 cyklů. Jak se energie ukládá a uvolňuje během normálních pracovních cyklů, na elektrodách se postupně hromadí krystaly síranu, které brání baterii účinně dodávat proud. Krystaly ve skutečnosti baterii „dusí“. Ani odsiřovací náboj ne vždy brání tomu, aby bylo nutné po několika letech baterii vyměnit.
Sulfatace je jednou z příčin stárnutí olověné baterie, která byla po určitou dobu před nabitím vybitá, ale existuje také další faktor stárnutí, kterým je transformace během cyklů nabíjení / vybíjení baterie. kladná elektroda. Skládá se z oxidu olovnatého PbO 2, který krystalizuje ve dvou různých formách (α-PbO2 a β-PbO2), z nichž jedna forma sestává z malých krystalů, je během cyklů transformována do jiné formy, včetně krystalů jsou větší, což vytváří bobtnání elektroda, která se rozpadá.
Švédský institut pro výzkum životního prostředí (IVL) zveřejnil zprávu o dopadu baterií na životní prostředí v roce 2017: odhaduje, že jejich výroba generuje 150 až 200 kg CO 2na kWh kapacity ; 30 kWh baterie by proto generovala mezi 4,5 a 6 tunami CO 2zatímco 100 kWh baterie, jako je baterie namontovaná na modelu Tesla Model S P100D, by odpovídala produkci více než 17 tun CO 2. IVL však zdůrazňuje silné rozdíly ve skladbě zdrojů energie v závislosti na zemi: na kWh vyrobené baterie je zapotřebí 162 kWh elektřiny , což může představovat až 70% CO 2.vydané během výroby; s plně bezuhlíkovou skladbou elektřiny jako ve Švédsku by se tento dopad uhlíku snížil o 60%. Navzdory tomu by hledání maximální autonomie s velkokapacitními bateriemi významně přispělo ke globálnímu oteplování.
Tyto olověné baterie mohou být recyklovány: většina jejich prvků mohou být znovu použity v pozdějším životě, jako je například plast, kyselina a olověné desky. V recyklačním zařízení bude tedy plast skříně oddělen od přívodu desek a kyseliny elektrolytu . Potom se olovo roztaví v peci a znovu se použije k výrobě nových desek.
Plast na jeho straně je také roztavený a používá se k výrobě nových pouzder. Nakonec je kyselina sírová kontrolována, protože by se vážně poškodila, kdyby se dostala do atmosféry. Rovněž bude použit později při výrobě nových baterií.
Všechno se tedy recykluje a ztráty na životním prostředí jsou velmi nízké, pokud jsou ukládány na místech k tomu určených: radnice, skládky, obchody se specializací na automobily nebo průmyslová zařízení nebo někteří prodejci šrotu. (Za poplatek) může se o to postarat. V Quebecu, ecocentres (obecní recyklačních center) obvykle nabízejí tuto službu zdarma.
U lithium-iontových baterií jsou v roce 2019 některé společnosti, jako je SNAM, schopné recyklovat „více než 70%“ baterií. Zbývajících 20% až 30% „je zničeno, spáleno a na konci zůstávají 2%, které jsou pohřbeny“ .
Některé čínské zúčastněné strany chtějí standardizovat baterie, aby usnadnily standardní výměnu.