Tension de la batterie
La tension d’une batterie est une caractéristique fondamentale de la batterie, qui est déterminée par les réactions chimiques dans la batterie, les concentrations des composants de la batterie et la polarisation de la batterie. La tension calculée à partir des conditions d’équilibre est généralement connue comme la tension nominale de la batterie. En pratique, la tension nominale de la batterie ne peut pas être facilement mesurée, mais pour les systèmes de batterie pratiques (dans lesquels les surtensions et les effets non idéaux sont faibles), la tension en circuit ouvert est une bonne approximation de la tension nominale de la batterie.
Puisque le potentiel électrique (tension) de la plupart des réactions chimiques est de l’ordre de 2V alors que la tension requise par les charges est généralement plus importante, dans la plupart des batteries, de nombreux éléments individuels de la batterie sont connectés en série. Par exemple, dans les batteries plomb-acide, chaque cellule a une tension d’environ 2V. Six cellules sont connectées pour former une batterie plomb-acide typique de 12V.
Variation de la tension avec la décharge
En raison des effets de polarisation, la tension de la batterie sous le passage du courant peut différer considérablement de la tension d’équilibre ou de circuit ouvert. Une caractéristique clé de la technologie des batteries est la façon dont la tension de la batterie varie en raison des conditions de décharge, à la fois en raison des effets de concentration à l’équilibre et en raison de la polarisation. Les courbes de décharge et de charge des batteries sont présentées ci-dessous pour plusieurs systèmes de batteries différents. Les courbes de décharge et de charge ne sont pas nécessairement symétriques en raison de la présence de réactions supplémentaires qui peuvent être présentes aux tensions plus élevées rencontrées en charge.
Tension de coupure
Dans de nombreux types de batteries, notamment les batteries au plomb, la batterie ne peut pas être déchargée en dessous d’un certain niveau sous peine de subir des dommages permanents. Cette tension est appelée « tension de coupure » et dépend du type de batterie, de sa température et du taux de décharge de la batterie.
Mesure de l’état de charge en fonction de la tension
Bien que la réduction de la tension de la batterie avec la décharge soit un aspect négatif des batteries qui réduit leur efficacité, un aspect pratique d’une telle réduction, si elle est approximativement linéaire, est qu’à une température donnée, la batterie peut être utilisée pour approximer l’état de charge de la batterie. Dans les systèmes où la tension de la batterie n’est pas linéaire sur une certaine plage d’état de charge de la batterie ou dans lesquels il y a des variations rapides de la tension avec le BSOC, il sera plus difficile de déterminer le BSOC et donc plus difficile de charger. Cependant, un système de batterie qui maintient une tension plus constante avec le taux de décharge aura un rendement de tension élevé et sera plus facilement utilisé pour alimenter des charges sensibles à la tension.
Effet de la température sur la tension
La tension de la batterie augmentera avec la température du système, et peut être calculée par l’équation de Nernst pour la tension de la batterie à l’équilibre.