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Définition et classification de la pile : mouvement mécanique inutilement accompagné, et conversion directe de diverses énergies en un dispositif de production d'électricité à courant continu.
Principe de fonctionnement de la pile : lors du processus de décharge, la réaction d'oxydation se produit à l'électrode négative, fournissant des électrons à l'extérieur ; la réaction de réduction se produit à l'électrode positive, recevant des électrons du circuit externe, les électrons circulent de l'électrode négative à l'électrode positive, tandis que la direction du courant est exactement opposée à la direction du flux d'électrons, de sorte que le courant circule de l'électrode positive à l'électrode négative à travers le circuit externe.
Origine de la pile :
La première pile sèche a été inventée en 1887 par l'Anglais Hererson.
En 1899, Waldmar Jungner a inventé la pile nickel-cadmium.
En 1914, Thomas Edison invente la pile alcaline.
En 1976, les scientifiques de Philips Research inventent la pile nickel-hydrogène.
En 1991, Sony produit commercialement des batteries lithium-ion rechargeables.
Les bases de la batterie au lithium - Terminologie de la batterie
Capacité (capacité) La quantité d'énergie qu'une batterie peut fournir dans certaines conditions de décharge est appelée capacité de la batterie et est exprimée par le symbole C. L'unité couramment utilisée est l'ampère-heure, désignée par ampère-heure (Ah) ou milliampère-heure (mAh).
La capacité d'une batterie peut être divisée en capacité théorique, capacité nominale et capacité réelle.
1) La capacité théorique est la valeur théorique la plus élevée obtenue en calculant la masse de la substance active selon la loi de Faraday. Afin de comparer différentes séries de batteries, le concept de capacité spécifique est couramment utilisé, c'est-à-dire la puissance théorique qui peut être donnée par unité de volume ou par unité de masse de la batterie en Ah/kg (mAh/g) ou Ah/L (mAh/cm3).
2) La capacité réelle est la quantité d'électricité qu'une batterie peut produire dans certaines conditions. Elle est égale au produit du courant et du temps de décharge en Ah, et sa valeur est inférieure à la capacité théorique.
3) La capacité nominale est également appelée capacité garantie. Il s'agit de la capacité minimale que la batterie doit fournir dans certaines conditions de décharge, conformément aux normes promulguées par l'État ou les services compétents.
Résistance interne (Impédance)
1) Définition : Le courant se heurte à une résistance lorsqu'il passe à l'intérieur de la batterie, de sorte que la tension de la batterie est réduite, et cette résistance est appelée résistance interne de la batterie.
2) La résistance interne d'une batterie n'est pas une constante et varie dans le temps au cours de la décharge car la composition de la matière active, la concentration de l'électrolyte et la température changent constamment.
(3) La résistance interne d'une batterie comprend la résistance interne ohmique et la résistance interne polarisée, et la résistance interne polarisée comprend la polarisation électrochimique et la polarisation de la concentration. L'existence d'une résistance interne fait que la tension finale de la batterie est inférieure au potentiel électrique de la batterie et à la tension en circuit ouvert lors de la décharge, et supérieure au potentiel électrique et à la tension en circuit ouvert lors de la charge.
(4) La résistance ohmique obéit à la loi d'Ohm ; la résistance de polarisation augmente avec la densité de courant, mais pas linéairement, et augmente souvent linéairement avec le logarithme de la densité de courant.
Tension en circuit ouvert (OCV)
(1) Lorsque la batterie n'est pas déchargée, la différence de potentiel entre les deux pôles de la batterie est appelée tension en circuit ouvert.
(2) La tension en circuit ouvert d'une batterie varie en fonction du matériau des électrodes positives et négatives et de l'électrolyte. Si le matériau des électrodes positives et négatives est exactement le même, la tension en circuit ouvert sera la même, quels que soient le volume de la batterie et les changements de géométrie.
4、Tension de terminaison (tension de décharge de coupure)
Cela signifie que lorsque la batterie est déchargée, la tension chute jusqu'à la valeur de tension de travail la plus basse que la batterie ne doit pas continuer à décharger. En fonction des différents types de batterie et des différentes conditions de décharge, les exigences en matière de capacité et de durée de vie de la batterie sont également différentes, de sorte que la tension de fin de décharge spécifiée de la batterie est également différente.
Profondeur de décharge DOD
(1) Dans le processus d'utilisation de la batterie, le pourcentage de sa capacité nominale libéré par la batterie est appelé profondeur de décharge.
(2) La profondeur de décharge et la durée de vie de la batterie secondaire sont étroitement liées. Plus la profondeur de décharge de la batterie secondaire est importante, plus sa durée de vie est courte, c'est pourquoi il faut essayer d'éviter les décharges profondes.
Surdécharge
Si la batterie est déchargée au-delà de la valeur de tension finale et continue à se décharger, la pression interne de la batterie peut augmenter et la réversibilité des substances actives positives et négatives peut être endommagée, ce qui entraîne une réduction significative de la capacité de la batterie.
Densité d'énergie
(1) Volume ou masse moyenne d'électricité libérée par une batterie.
(2) En général, à volume égal, la densité énergétique des batteries lithium-ion est 2,5 fois supérieure à celle des batteries nickel-cadmium et 1,8 fois supérieure à celle des batteries nickel-hydrure métallique, de sorte qu'à capacité de batterie égale, les batteries lithium-ion seront plus petites et plus légères que les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique.
Autodécharge
Il s'agit d'un phénomène qui se produit lorsqu'une batterie perd sa charge pour diverses raisons, qu'elle soit utilisée ou non. Après avoir été complètement chargée, la batterie est laissée en place pendant un mois. La batterie est ensuite déchargée à 3,0V avec 1C, la capacité est C2 ; la capacité initiale de la batterie est C0 ; 1-C2/C0 est le taux d'autodécharge mensuel de la batterie.
Durée du cycle de charge (durée du cycle)
(1) La batterie est entièrement chargée, puis entièrement déchargée, jusqu'à ce que la capacité diminue à 75 % de la capacité initiale ; le nombre de cycles est la durée de vie de la batterie.
(2) La durée de vie est liée aux conditions de charge et de décharge de la batterie. La durée de vie des cycles de charge/décharge 1C des batteries lithium-ion à température ambiante peut être de 300-500 fois (norme industrielle), jusqu'à 800-1000 fois.
Effet de mémoire
(1) L'effet de mémoire concerne les batteries NiCd. Comme l'électrode négative est frittée dans le processus traditionnel et que les grains de cadmium sont grossiers, si les batteries NiCd sont rechargées avant d'être complètement déchargées, les grains de cadmium ont tendance à s'agglomérer en un bloc et à former un plateau de décharge secondaire lorsque la batterie est déchargée. La cellule stocke ce plateau de décharge et l'utilise comme fin de décharge dans le cycle suivant, bien que la capacité de la cellule elle-même lui permette de se décharger jusqu'à un plateau plus bas. La batterie ne se souviendra de cette faible capacité que lors des décharges suivantes. De plus, à chaque utilisation, toute décharge incomplète accentuera cet effet, rendant la capacité de la batterie encore plus faible.
(2) Pour éliminer cet effet, il existe deux méthodes, l'une consiste à utiliser une décharge profonde à faible courant (comme une décharge de 0,1C jusqu'à 0V), l'autre consiste à utiliser une charge et une décharge à fort courant (comme 1C) plusieurs fois.
(3) Les batteries NiMH et Li-ion n'ont pas d'effet mémoire.