Certaines piles et accus ont une capacité plus faible quand ils sont déchargés rapidement: c'est la loi de Peukert.

Une caractéristique de certains accus et piles (principalement les piles zinc-carbone et les batteries plomb-acide) est que la capacité semble diminuer quand on décharge la batterie avec un courant plus important.

La loi de Peukert a d'abord été appliquée aux batteries au plomb, c'était les batteries les plus utilisées il y a 50 ans.

La capacité d'une batterie est indiquée pour un courant de décharge de 0.05C (courant de décharge de 5%, donc décharge en 20 heures). Si une batterie a une capacité estimée de 100Ah, on la déchargera avec un courant de 5A et la batterie tiendra le coup 20 heures (jusqu'à ce que la tension minimale est atteinte, qui est de 10.5V pour une batterie au acide-plomb).

Pour déterminer la capacité effective quand la batterie est déchargée avec un courant plus ou moins fort, on utilise la loi de Peukert, dont la constante du même nom n'est pas vraiment constante, mais dépend du type de technologie utilisée:

• AGM (1.05 - 1.15),
• gel (1.10 - 1.25) ou
• flooded (1.20 - 1.60).

Exemple avec une batterie de 100Ah

La raison de cette chute de capacité est l'électrolyte liquide (ou pateux dans certains cas). Quand un fort courant est débité, les réactions aux plaques sont très importantes, mais les séparateurs ne permettent pas une circulation aisée de l'électrolyte. Sur place, la concentration de l'acide diminue et donc également la tension disponible. Quand le courant n'est plus demandé, l'équilibrage a le temps de se réaliser et la tension remonte un peu.

L'effet ne joue pas quand la batterie doit fournir un courant très fort (démarrage d'un moteur): en effet, le démarrage est si rapide que la concentration locale de l'acide ne diminue pratiquement pas. Par contre l'effet se fait sentir au carré si le démarrage est laborieux: ainsi une batterie qui semblait en bon état peut brusquement rendre l'âme si elle doit lancer un moteur par grand froid.

Il ne s'agit donc pas d'une perte de capacité à proprement parler. Reprenons l'exemple et supposons qu'on coupe le consommateur de 15A alors que la batterie a débité 70Ah. Il reste selon la formule encore 1.9Ah. Pourtant si on fait débiter un courant faible (par exemple 1A), la batterie peut fournir bien plus de deux heures de courant, en fait elle peut fournir presque 30 heures de courant!

La capacité disponible n'a en fait pas disparu, c'est simplement que la batterie n'est pas en mesure de fournir constamment l'intensité élevée. La résistance interne de la batterie a augmenté.

L'effet est plus ou moins présent avec toutes les chimies

L'effet apparait également avec les accus au lithium. L'effet est plus ou moins prononcé selon le type d'accu et son age. Dans l'accu, le courant est produit par le déplacement du lithium, et ce déplacement est freiné par l'électrolyte. (qui sert ici principalement de séparateur et d'isolant électrique).

Dans certains cas d'accus au lithium-ion l'effet inverse se produit même: l'accu semble avoir une capacité plus élevée quand il débite un fort courant! La raison est fort simple: le courant élevé chauffe l'élément, or le rendement d'un accu au lithium-ion est maximal vers environ 40°. Ici aussi il n'y a pas de modification de la capacité, mais une modification (diminution) de la résistance interne. Voyez vous, sur ce site on a une explication à tout...

Influence sur le rendement de l'accu

• Le rendement coulombique est le rapport du courant nécessaire pour charger l'accu et le courant que l'accu peut effectivement débiter. Le rendement chute parce que tous les électrons ou ions ne participent pas à la réaction.

  Le rendement diminue quand le courant augmente, puisques les réactions sont plus rapides (l'apport d'électrolyte frais ne peut pas suivre). Les accus nickel-fer (et plomb acide) ont un mauvais rendement coulombique: lors de la charge, une partie de l'énergie apportée produit une électrolyse de l'eau au lieu de réactiver les électrodes.

• Le rendement énergétique chute plus rapidement que le rendement coulombique, puisqu'il est le produit de la capacité (rendement coulombique) et de la tension (résistance interne de l'élément).

  La résistance interne d'un accu augmente assez linéairement quand il se vide: en effet il y a de moins en moins de matière active qui peut participer à la réaction. Quand l'accu est chargé, un fort courant ne fait que peu chuter la tension de l'élément (résistance interne faible), tandis que quand l'accu est pratiquement vide le même courant fait s'effondrer la tension de l'accu.

Quelle est la cause de l'effet Peukert?

1. la réduction de la tension quand l'élément débite (et donc le déclenchement plus rapide de l'utilisateur, puisque la tension minimale est plus rapidement atteinte)

2. une perte d"énergie accrue dans l'élément sous forme de chaleur (dissipation Joule dans la résistance interne) et donc énergie moindre pour l'utilisateur.

Les accus en fin de vie ne permettent plus une circulation aussi optimale des réactifs et ont donc un rendement moins bon, en plus de la diminution de la capacité (moins de matière qui peut encore participer aux réactions).

-