Ramener une batterie au plomb d'entre les morts : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

De tous les modèles de batteries à l'ancienne, le plomb-acide est le type le plus largement utilisé. Sa densité énergétique (wattheures par kg) et son faible coût les rendent très répandus.

Comme tout type de batterie, elle repose sur une réaction électrochimique: une interaction entre différentes substances chimiques qui, pour l'essentiel, produit un excès d'électrons d'un côté et un déficit de l'autre. Cette différence ("potentiel") est la tension et permet un flux de courant lorsque les électrons circulent autour du circuit pour combler ce déficit. Au fur et à mesure que la différence se neutralise, la charge disponible dans la batterie diminue. La clé des batteries rechargeables est que cette réaction est réversible, car l'application d'un courant dans la batterie (au lieu de la retirer) rétablira la charge. D'autres réactions électrochimiques peuvent produire des densités d'énergie plus élevées au prix de ne pas être rechargeables.

La tension générée par chaque réaction est plus ou moins fixe (elle varie un peu selon le pourcentage de charge). Le plomb-acide est de 2 volts. Par exemple, les piles rechargeables à base de nickel sont de 1,2 ou 1,4 V et les piles au lithium de 3,7 V. Pour cette raison, si vous voulez une batterie 12v, vous devrez placer plusieurs de ces réactions en série pour ajouter les tensions. Chacun d'eux est appelé une cellule. Comme vous pouvez le voir sur les photos, un plomb-acide 12v est composé de 6 cellules. Les batteries 12v, 6v, 8v et même monocellulaires 2v sont courantes.

Ensuite, j'expliquerai les façons dont les cellules plomb-acide peuvent être construites, afin que vous puissiez identifier ce qui doit être fait pour votre batterie particulière.

Étape 1: Identifiez votre type de batterie

Il y a 3 composants principaux dans ces batteries. Oui, c'est du plomb et de l'acide. Plus précisément, une solution d'acide sulfurique, de plaques de plomb et de plaques d'oxyde de plomb. Les plaques de plomb sont le négatif. L'oxyde de plomb rend le positif, car les atomes d'oxygène liés au plomb "manquent" d'électrons (les électrons ont une charge négative), donc "moins négatif" = positif. L'acide sulfurique, dissous dans l'eau, est appelé électrolyte et transporte des électrons vers et depuis ces plaques et, lors de la réaction avec le plomb, libère des électrons.

La quantité, l'épaisseur et la taille des plaques peuvent varier, ainsi que la manière dont l'électrolyte est maintenu.

Batteries de démarrage et à décharge profonde

Les différents objectifs de ces batteries signifient que la taille des plaques est différente. Une batterie de démarrage est ce que vous trouvez couramment dans les voitures à essence. Leur tâche principale est de fournir un courant important pendant une courte période afin de faire tourner le moteur qui lance le moteur pour le démarrage. Leur utilisation normale ne les décharge pas trop - juste une grande et courte immersion qui se recharge assez rapidement. L'alternateur de la voiture maintient la batterie chargée pendant qu'il fait fonctionner les lumières, la chaîne stéréo, l'ECU et tous les autres appareils électroniques.

Les batteries à décharge profonde, quant à elles, sont conçues pour gérer des décharges lentes mais considérables. Ils pourraient ne pas être en mesure de fournir autant de "coup de poing" sur un coup de tête (c'est-à-dire de grandes surtensions), mais peuvent être déchargés beaucoup plus avant de subir des dommages. C'est ce que vous trouvez sur les onduleurs, les systèmes d'alimentation solaire, les éclairages de secours et de nombreux véhicules électriques comme les chariots élévateurs, les voiturettes de golf, certains camions de livraison, les voitures électriques anciennes et de bricolage et les jouets à enfourcher pour enfants.

Batteries noyées et scellées

Cette distinction découle de la manière dont l'électrolyte est maintenu dans la cellule. Les plaques doivent être entourées par la solution d'acide sulfurique pour que la réaction puisse se produire. Le moyen le plus simple d'y parvenir est de simplement immerger les plaques dans la solution liquide. Et voilà: batterie inondée. Les batteries noyées peuvent être soit de démarrage (la plupart des batteries de voiture) soit à décharge profonde (batteries de chariots élévateurs ou de voiturettes de golf par exemple)

Un gros avantage est que, puisqu'un peu d'eau est perdue lors de la charge (nous en parlerons plus tard), vous pouvez charger plus rapidement car vous pouvez vous permettre de perdre plus d'eau, et complétez-le de temps en temps. Un gros inconvénient est qu'ils ne peuvent être installés qu'à l'horizontale.

Les batteries scellées ou "sans entretien" ont plutôt une feuille de fibre de verre entre les plaques - un tapis de verre absorbant ou AGM qui est aussi un autre nom pour celles-ci. La fibre de verre absorbe la solution et la maintient en contact avec les deux types de plaques, tout en les empêchant de se toucher et de se court-circuiter en cas d'endommagement de la batterie. Cela signifie qu'ils peuvent également être installés à un angle et être soumis à plus d'abus avant de se renverser ou de causer des problèmes.

Étant donné que la réaction de charge libère de l'hydrogène, les batteries au plomb ont besoin d'être ventilées pour qu'elles puissent évacuer l'excès de gaz. Les batteries scellées ont des valves pour contrôler la libération, ce qui conduit à un autre nom pour les batteries scellées: VRLA pour plomb-acide régulé par valve.

Un autre type sont les cellules de gel, qui ont un épaississant dans la solution, combinant ainsi certains avantages des deux types précédents. Je ne les ai pas rencontrés, mais ils peuvent en principe être restaurés de la même manière, bien que cela puisse nécessiter quelques secousses. Celles-ci sont courantes dans le type de démarreur en tant que batteries de voiture haute performance.

Étape 2: Comment une batterie au plomb meurt

Maintenant que nous avons passé en revue la façon dont les batteries fonctionnent et sont construites, il sera plus facile d'expliquer les façons dont elles peuvent tomber en panne. Voici les deux principales raisons pour lesquelles ils deviennent incapables de tenir une charge:

Problèmes de soufre

Les chimistes auront remarqué que lorsque l'acide sulfurique dépose l'électron de l'autre côté, l'atome de soufre doit aller quelque part, il forme donc du sulfate de plomb au-dessus de la plaque de plomb. Ceci est en théorie inversé lors de la recharge, mais en réalité ne se produit pas pour 100 % du soufre. Des cristaux peuvent se former et soit rester collés au cuivre, réduisant sa surface active (sulfatation), soit tomber au fond en emportant une partie du plomb avec lui laissant des piqûres dans la plaque (piqûres ou corrosion) tout en réduisant la quantité de sulfure acide disponible dans la solution.

Une certaine quantité de sulfatation est inévitable avec les cycles de charge et de décharge et constitue le principal moyen par lequel une batterie vieillit et devient inutilisable. Une charge et une décharge incorrectes (trop rapides ou trop profondes) peuvent y conduire prématurément.

Problèmes d'eau

L'acide sulfurique n'est qu'une petite partie du liquide à l'intérieur de la batterie, environ 25 %. Par conséquent, il doit être dissous dans l'eau pour qu'il atteigne toute la surface des plaques. Comme ils ont des points d'ébullition différents, l'eau peut s'évaporer et se séparer du mélange, ce qui réduit son volume et « dessèche » efficacement la batterie.

Ceci est plus fréquent avec les batteries qui ne sont pas fréquemment cyclées et se produit plutôt à cause de facteurs environnementaux.

C'est mort ?

Dans les deux cas, la tension aux bornes de la batterie sera très faible (seulement quelques mV). La résistance sera également très élevée, mais n'utilisez pas le mode ohm de votre multimètre pour mesurer cela ! Cela signifie plutôt qu'il ne laisse circuler qu'une très petite quantité de courant, comme le ferait une grande résistance. Vous pouvez le voir mettre votre ampèremètre en série entre la batterie et le chargeur, où vous ne mesurerez qu'un faible courant (quelques milliampères).

La batterie que j'utilise comme exemple avait une perte d'eau prématurée. Il a été acheté neuf il y a 10 ans et n'a jamais été utilisé. Toute l'eau s'est évaporée et les électrons n'avaient donc aucun moyen de se déplacer.

Si votre batterie est devenue sulfatée, cette méthode ne fonctionnera probablement pas très bien. Cela ne pouvait donner aucun résultat, ou seulement des résultats limités. D'une part, la capacité de la batterie sera probablement plus petite. J'ai lu qu'un courant élevé peut être utilisé pour forcer les cristaux de sulfate de plomb à dissoudre le soufre dans la solution et hors des plaques, mais je ne l'ai jamais essayé. Les courants impliqués sont de l'ordre de 100-200 A (oui, des ampères entiers !), donc un soudeur est normalement utilisé (ils dégagent de faibles volts à des ampères très élevés)

Étape 3: Ouvrez 'Er Up

Pour le reste des étapes je me concentrerai sur des batteries scellées comme celles que je récupère moi-même

Les batteries inondées sont destinées à être ouvertes et auront une indication de l'endroit où vous pouvez soulever les couvercles. Ils sont également destinés à être remplis, donc cela devrait donner de bons résultats si vous voyez qu'il est desséché.

D'autre part, les batteries scellées n'étaient pas destinées à être ouvertes. Mais cela ne nous dérange pas trop. Vous remarquerez probablement des fentes autour du couvercle. Ce sont en fait les évents d'où sort l'excès d'hydrogène. Vous pouvez utiliser ces points pour soulever le couvercle avec un petit tournevis à tête plate. Bien qu'il puisse donner l'impression d'avoir des clips, le couvercle est en fait collé à plusieurs endroits.

Vous pouvez maintenant voir les 6 valves qui composent les 6 cellules de cette batterie. Pour voir à l'intérieur, enlevons-les, mais attention:

• Il pourrait y avoir une certaine pression à l'intérieur, ce qui amènerait la valve à s'envoler lorsqu'elle est soulevée. Les pinces sont recommandées.
• Il pourrait également y avoir de l'acide autour de la valve qui, en le retirant, pourrait être pulvérisé sur vous. Des gants et/ou des lunettes de protection sont suggérés, ainsi qu'un shaker de bicarbonate de sodium pour neutraliser tout déversement
• Les vannes sont très importantes. Ne les perdez pas !

Étape 4: inspecter

Éclairez à l'intérieur des trous de valve et voyez dans les cellules Vous pouvez apprécier le plomb, l'oxyde de plomb et le tapis de fibre de verre.

Si tout a l'air très sec, tant mieux ! L'ajout d'eau redonnera vie à votre batterie. Au moins un peu. Alors lisez la suite.

N'oubliez pas: si vous pouvez clairement voir du liquide, mais que vous n'obtenez que quelques mV sur les bornes, cette méthode ne fonctionnera pas pour vous. Votre batterie est probablement sulfatée.

Insérez les fils de votre multimètre dans les cellules adjacentes et mesurez la tension et la résistance. C'est pour chercher des shorts. Vérifiez d'abord la tension, et vous devriez obtenir quelques millivolts au maximum. Si la mesure semble être de zéro volt, ou trop proche de celle-ci, mesurez la résistance. Une valeur très faible indique qu'une cellule est en court-circuit, c'est-à-dire que des plaques opposées se touchent. Je ne recommanderais pas de les récupérer, car la tension de charge sera plus faible (vous chargez moins de cellules) et un chargeur normal endommagera les autres. Si vous savez ce que vous faites et que vous pouvez gérer la tension de votre batterie handicapée, allez-y et donnez-lui une autre chance de vivre. Si ce n'est pas le cas, n'oubliez pas que ces batteries sont recyclables à 95%.

Étape 5: Obtenez la bonne eau

Contrairement à la connaissance populaire, l'H2O pure n'est en réalité pas conductrice. L'eau du robinet conduira l'électricité à cause des impuretés qui y sont dissoutes. Le sodium et les autres minéraux qu'il contient forment des sels qui peuvent transporter des électrons.

Étant donné que la réaction dans notre batterie dépend de l'acide sulfurique transportant les électrons, il est très important qu'aucune autre molécule porteuse de charge ne soit présente dans l'eau que nous ajoutons.

Entrez dans l'eau distillée !

Cette eau a toutes les impuretés séparées chimiquement. On le trouve dans de nombreux supermarchés. Il est courant de l'utiliser dans les fers à repasser car l'eau du robinet contient du calcium qui peut obstruer leurs petits conduits internes.

De plus, l'eau injectable a été manipulée de manière stérile après distillation. Ce n'est pas nécessaire, mais comme cela est disponible dans les pharmacies, pour beaucoup (comme pour moi), cela peut être plus facile à trouver et tout aussi bon marché.

Dans un pincement, ou dans des scénarios de survie post-apocalyptiques (comment lisez-vous ceci?) L'eau de pluie fonctionne bien aussi, car elle a été naturellement distillée (elle s'est évaporée en nuages).

Étape 6: Recharge

Permettez-moi de répéter: de l'eau distillée ! Plus la batterie est grosse, plus elle contient d'eau, car les cellules sont plus grandes; mon 12AH contenait environ 30 ml par cellule (1 oz?). Il est bon d'utiliser un récipient gradué ou une seringue pour que la quantité d'eau que vous mettez dans chaque cellule soit égale.

À l'aide d'un entonnoir ou de la seringue, versez une quantité modérée d'eau dans la première cellule, attendez que le tapis l'absorbe (sauf si vous avez une batterie inondée, qui n'a pas de tapis), et remplissez juste en dessous du haut de les assiettes.

Le niveau peut changer après quelques charges, car le tapis absorbe la solution et une partie de l'eau se sépare (s'électrolyse). Remplissez le reste des cellules avec le même montant.

Attention à la capillarité ! Une cellule peut sembler pleine lorsqu'une goutte de graisse s'accroche aux parois du trou de la valve. Un coton-tige ou quelques tapotements devraient laisser l'ouverture libre à nouveau. Toutes les cellules doivent absorber plus ou moins la même quantité d'eau.

Étape 7: Première nouvelle charge

La première charge sera une "charge d'activation", où nous redémarrons la réaction. A ce stade, le courant entrant dans la batterie sera très faible. Il prendra de la vitesse et se chargera à vitesse normale au 2ème ou 3ème cycle.

Il est important de faire la première poignée de charges avec le couvercle et/ou les valves fermés afin que l'excès de solution qui se trouve inévitablement maintenant dans votre batterie ne se répande pas autant. Cela se dégagera sous forme d'hydrogène, il est donc également important d'aérer la zone pour éviter les explosions !

Pour effectuer la première charge, connectez la batterie au chargeur avec l'ampèremètre en série. Nous allons avoir besoin de mesurer le courant pour cela. Vous pouvez également toujours utiliser une alimentation électrique réglable. Il doit avoir un contrôle de tension, tandis que la limitation de courant est utile mais pas nécessaire.

Vérifiez l'étiquette de la batterie pour une limite de courant de charge. Si votre alimentation a une limitation de courant, je suggère de la régler à environ 80% de cela.

Si votre batterie n'a pas de limite indiquée ou si l'étiquette est usée, considérez que la limite est d'environ 40 % de la capacité nominale.

Réglez votre tension à 14,4 volts pour commencer. C'est la tension de charge standard pour un 12V. Le courant initial sera très faible. Si votre alimentation est capable, vous pouvez augmenter la tension pour accélérer la réaction. De nombreux chargeurs avec "mode de récupération" le font. Il est prudent de monter jusqu'à 60 V pour une batterie de 12 V tant que vous diminuez la tension au fur et à mesure que la batterie commence à accepter un courant de plus en plus élevé. La limite de courant sur votre alimentation continuera à diminuer cette tension pour vous.

Si vous ne pouvez pas aller au-delà de 14,4 V (par exemple si vous utilisez un chargeur dédié), continuez simplement à vérifier le courant. Il n'augmentera que lentement au début, puis de plus en plus vite, jusqu'à un point où il commencera à baisser. Félicitations, c'est une charge normale !

Les photos montrent cette augmentation puis diminution du courant

Lorsque le courant atteint environ 0,03 fois la capacité de la batterie, elle a été chargée à plus de 90-95%

Étape 8: scellez la sauvegarde et les premières utilisations

(À moins que votre batterie ne soit inondée, remettez simplement les couvercles en place) Comme mentionné, le niveau d'eau peut changer. Si vous avez le temps, chargez et déchargez la batterie plusieurs fois (connectez une ampoule, un moteur ou une autre charge qui la déchargera rapidement) pour obtenir la solution à un niveau stable.

Nettoyez et séchez les soupapes et les tiges de soupape. Remettez les valves et recollez le couvercle en recherchant les endroits où il a été collé et en utilisant une goutte de colle cyanoacrylate sur chacun. Mettez un peu de poids dessus pendant un moment et laissez sécher.

Étape 9: Gardez un œil dessus

Votre batterie est prête, mais elle a été ramenée d'entre les morts, il est donc compréhensible qu'elle se comporte de manière étrange. La capacité peut être réduite, en fonction de la cause et du degré de dommage. Le mien ne semblait presque pas affecté, d'autres ne peuvent donner que 20% de leur capacité précédente. Il est probable qu'ils aient un excès d'eau. C'est d'accord. N'oubliez pas de laisser charger dans un endroit ventilé et sans flamme, et des déversements se produiront occasionnellement. Je garde la salière avec du bicarbonate de sodium à proximité.