Question d'origine :

S.V.P. Les batteries électriques- automobiles en particulier, et les piles d'usage très courant dans notre vie quotidienne; se déchargent elles en général plus vite avec la chaleur ou avec le froid ? Autrement dit, quel est ou quels sont, les conditions de meilleure conservation de l'énergie potentielle de ces piles et batteries, quelles soient neuves ou en usage ?

Réponse du Guichet

Avatar par défaut bml_sci - Département : Sciences et Techniques
Le 09/10/2020 à 06h55
Bonjour,

Réponse du département Sciences et Techniques

Les ressources que nous avons pu consulter confirment l’idée selon laquelle la température peut avoir un impact sur la conservation de l’énergie d’une pile ou d’une batterie.

Dans l’article du 20 février 2018 paru sur le site Pour la science, il est clairement expliqué que « les batteries lithium-ion ont un défaut gênant : elles perdent leur capacité à basse température. À - 40°C, les performances des batteries commerciales sont diminuées de 90 % !
En cause ? Principalement le ralentissement des ions lithium dans le graphite qui compose les anodes de ce type de batterie. Ces ions Li+ sont les porteurs de charges qui se déplacent entre les électrodes ; de leur mobilité et de leur adsorption par l’anode et la cathode dépend la performance de l’accumulateur. Lorsque la température est trop basse, les Li+ s’intercalent (lors de la charge), ou se dés-intercalent (lors de la décharge) beaucoup trop lentement entre les feuillets de graphite qui compose l’anode. »


Cette baisse de performance est confirmée dans la thèse suivante :
« A basse température, les performances de l’accumulateur Li-ion se dégradent très fortement. En effet, les faibles températures ont tendance à diminuer la conductivité ionique de l’électrolyte, réduire la cinétique de transport dans les matériaux des électrodes, et dans le séparateur, ralentir le transporte à l’interface solide-électrolyte, ainsi que dans les autres parties de la batterie.
A haute température [au-delà de 40C°], deux phénomènes peuvent intervenir dans un accumulateur de type lithium-ion : une dégradation des matériaux constitutifs de la batterie (séparateur, électrodes et électrolyte), [et] un emballement thermique, si la température augmente encore, ou en cas d’utilisation critique de l’accumulateur (court-circuit surtension par exemple) »


Ces phénomènes sont observés pour tous les types de piles ou de batteries.
Le froid extrême entraîne un ralentissement des électrons dans les batteries, les empêchant de s’exciter et de faire leur travail. Le froid peut également raccourcir définitivement leur durée de vie selon le type de batterie.

La chaleur, quant à elle, est terrible pour la chimie des batteries. Elle peut affecter durablement la durée de vie d’une batterie en provoquant une décharge excessive lorsque celle-ci n’est pas utilisée. La batterie perdra ainsi définitivement des cycles de charge/décharge. De plus, la chaleur peut engendrée des dégâts structurels rendant la batterie inutilisable.

Généralement, une batterie doit être conservée à température ambiante (10 à 20 degrés Celsius).

Voici quelques conseils pour préserver la durée de vie d’une batterie (extrait du site Que choisir) :
- Éviter les températures élevées qui accélèrent l'autodécharge, endommagent les accumulateurs et peuvent faire exploser ceux au lithium.
- Le stockage se fera donc de préférence dans un endroit frais, car une température basse ralentit la réaction chimique de décharge.
- S'assurer que l'accumulateur est déchargé avant de le recharger, en particulier après une utilisation dans des appareils électroniques.
- Choisir un chargeur intelligent qui évite les surcharges, et qui signale quand la charge est terminée.


Et voici les préconisations spécifiques aux batteries automobiles :
- Roulez plus de 15 km pour recharger l’alternateur
- Débranchez la batterie en cas d’immobilisation prolongée du véhicule et la conserver dans un lieu sans humidité à température ambiante.
- Vérifiez le niveau de l’eau de votre batterie et placez un pare-soleil sur votre pare-brise afin d’éviter une évaporation excessive de celle-ci

Vous pouvez également lire l’article paru sur le site de Fiches auto qui détail les spécificités inhérentes aux voitures électriques.

Pour en savoir plus :

Comment stocker les piles pour quelles durent des années

Stockage d'électricité : les batteries

Batteries Li-ion [Livre] : du présent au futur / coordonné par Didier Bloch, Thierry Priem, Sébastien Martinet... [et al.]

Les batteries tout solide monolithiques [Livre] / Virginie Viallet, Benoît Fleutot

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