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Batteries Moto & Scooter : standard, AGM ou gel, quelles différences ?

Info - Publié le mardi 26 février 2019 à 11:30 par Charles Gaurier

Vous voulez briller lors de votre première sortie moto de la saison et impressionner comparse qui restera inévitablement en rade après première pause pipi à cause d’une batterie à l’agonie ? Devenez un expert de l’oxydo-réduction et de la sulfatation et faites-le bon choix parmi les technologies conventionnelles, AGM ou gel !

Les batteries montées sur les motos et les scooters sont des modèles dit de démarrage ou SLI (Starting – Lighting – Ignition). A la différence d’une pile, batterie SLI est conçue pour fournir instantanément une grande quantité d’énergie, plusieurs milliers de fois, tout en se déchargeant relativement lentement et en ayant la capacité à être rechargée par l’alternateur couplé au moteur à explosion. Si les principes de base sont identiques pour tous les modèles, les technologies diffèrent... et les prix aussi. Tour d'horizon.

 

Principes de base : c’est dans les vieux pots…

Batterie Moto Scooter - Acide PlombEn moto, les batteries de démarrage au lithium sont rares, souvent réservées aux amateurs de circuit et à certaines préparations. Dans l’immense majorité des cas, les batteries installées sur les motos stockent l’énergie sous forme chimique classique. Elles utilisent le principe d’éléments métalliques plongés dans une solution conductrice. Une solution industrialisée depuis plus d'un siècle. L’ensemble forme une cellule galvanique. La tension de la cellule dépend des métaux choisis et de la concentration de la solution. La technologie courante est dite plomb-acide. Bien que le domaine des batteries évolue très rapidement avec la demande croissante pour les batteries de traction (destinées à alimenter les moteurs des véhicules électriques, ndlr), les fabricants ont recours à  cette solution classique car elle offre le meilleur rapport efficacité/prix. Ils utilisent du dioxyde de plomb pour l’électrode positive, du plomb pour l’électrode négative et de l’acide sulfurique dilué. Une tension par cellule de 2V est la norme.

 

Du plomb et de l'acide

 

Batterie Moto Anatomie - Copyright VARTAUne batterie 12V est donc constituée par le montage en série de 6 cellules de 2V. Ces cellules sont montées dans un bac en polypropylène. Elles sont séparées par des cloisons et reliées entre elles par des connecteurs. Les électrodes sont constituées d’une grille de plomb et d’une masse active en sulfate de plomb. On parle de masse active car cette plaque se contracte et se dilate à chaque cycle. Elle fixe la durée de vie de la batterie car elle se désagrège au fil du temps voire rapidement lorsque le régime de charge est insuffisant et fini par provoquer une décharge profonde. Chacune des électrodes est connectée à un jeu de plaques positives et un autre de plaques négatives. L’ensemble est plongé dans de l’acide sulfurique dilué dont la densité est de 1,28 kg/l pour une batterie chargée et scellée en usine.

 

Standard, AGM ou gel ?

Batteries Moto Scooter - Grilles étirées, fonderies et estampéesLe prix des batteries est principalement influencé par 3 facteurs :

Premièrement, la technologie utilisée pour produire les plaques. Pour comprendre il faut y regarder de plus près. De très près même, puisque tout ce joue au niveau microscopique. Les méthodes de fonderies standard produisent des surfaces irrégulières composées de structures métalliques assez grossières. Les batteries économiques sont souvent équipées de grilles en métal étiré.  L'état de surface imparfait va favoriser la sulfatation. Les modèles milieu de gamme exploitent donc des grilles fondues selon la méthode de la coulée continue pour limiter ce phénomène. Il est ainsi possible d’obtenir des alliages plus fins et des surfaces plus régulières. Les versions haut de gamme recoivent des grilles estampées. Les bords sont nets, l'ensemble résiste mieux à la déformation et il est possible de réaliser des plaques fines. On peut donc en augmenter le nombre pour chaque cellule, au bénéfice de la puissance. L’ajout de calcium s’est généralisé car il permet de limiter l’autodécharge et d’augmenter le nombre de cycles (décharge puis charge) que la batterie peut supporter. En contrepartie, une décharge profonde sera fatale à une batterie liquide traditionnelle.

Deuxièmement, la manière de stocker l’acide sulfurique :

De façon conventionnelle, sous forme liquide. La batterie est alors livrée avec un pack acide séparé qu’il faut verser dans les cellules avant de procéder à la charge.

Sous forme liquide stablisée. C’est la technologie AGM (pour Absorbed Glass Mat). Des nappes de fibres de verres sont insérées entre les plaques. Elles absorbent l’électrolyte et le retiennent, à la manière d’un buvard. Les gaz se recombinent en interne. Il n’est plus nécessaire de faire l’appoint et la batterie est donc rendue étanche. Ce qui présente moins de risque lors des manipulations ultérieures et permet une installation inclinée. Elle est donc de plus en plus répandue.
En gel. L’acide est stabilisé par adjonction d’hydroxyde de silicium (ou gel de silice). Cette technologie combine les avantages de la précédente avec une capacité à supporter une décharge complète pendant un laps de temps court sans perdre sa capacité à retrouver ses performances originelles.

 

Un peu de chimie

Lorsque la batterie fournit du courant, l’acide sulfurique libère des molécules portant 2 charges négatives qui s’accrochent aux plaques de plomb et à celle de dioxyde de plomb (Pb02). Les atomes de plomb neutres (Pb) se transforme en ion portant 2 charges positives (Pb2+), les ions Pb4+ des plaques de dioxyde de plomb perdent 2 charges positives et se transforment également en ion Pb2+.

Dans le premier cas, Pb à Pb2+, on parle de réaction d’oxydation. Dans le second, Pb4+ à Pb2+, il s’agit d’une réduction. Elle engendre la production d’atomes d’oxygène porteurs de 2 charges négatives (02-). La compensation naturelle de ces deux réactions chimiques est assurée par le passage des électrons des plaques de plomb vers les plaques d’oxyde de plomb. Ce flux d’électrons produit le courant électrique qui circule dans le circuit relié à la batterie.

Au cours de ce processus, la solution d’acide sulfurique (SO4H2) se décompose en atomes d’hydrogène portant 1 charge positive (H+) et en molécules de sulfate portant 2 charges négatives (SO42-) qui se fixent aux plaques métalliques. Nous verrons plus loin que ce phénomène nommé sulfatation peut être fatal aux batteries et implique l’entretien de leur niveau de charge. Dans le même temps, les ions oxygène se combinent avec les ions hydrogène pour former des molécules d’eau (H20). Dans une batterie totalement déchargée, l’acide sulfurique a donc fait place à… de l’eau.

 

A charger… avec modération

 

Recharger une batterie consiste à lui envoyer du courant électrique. Il se produit alors les réactions chimiques opposées. Les molécules de sulfates se détachent des plaques métalliques et la plaque de dioxyde de plomb relargue des ion H+ dans la solution électrolytique. La concentration en acide augmente donc progressivement pour retrouver son niveau initial.

Lorsque la batterie approche de son niveau de charge maximal, l’excès d’énergie provoque un phénomène d’électrolyse de l’eau constituant l’essentiel de la solution d’acide sulfurique. Pour faire simple, la batterie produit du dihydrogène (H2), gaz léger mais qui a la particularité d’être hautement explosif (comme la démontré la tragédie du dirigeable Hindenburg en 1937). Il convient donc de ne pas charger la batterie trop rapidement. Pour cela, les fabricants recommandent de limiter l’intensité de la charge au 10ème du courant de décharge en 10 heures. Le plus simple étant évidemment d’opter pour l’utilisation d’un chargeur récent capable de piloter automatiquement le cycle de charge en fonction des caractéristiques et de la technologie de la batterie.

 

Ni chaud ni froid

 

Batterie Moto Scooter - Performances et températuresLes réactions chimiques se produisent naturellement dans la batterie même lorsqu’elle n’est pas sollicitée pour produire du courant. L’importance de ce phénomène de décharge spontanée dépend de la température extérieure. Plus elle augmente, plus rapide est l’autodécharge.

A 25°C, une batterie standard atteindra ainsi 70% de son état de charge optimal en 8 mois environ. A 40°C, elle atteindra le même seuil en mois de 2 mois.

A l’inverse de l’autodécharge, les performances baissent sensiblement lorsque la température baisse. Par exemple, le matin, lorsqu’il fait moins de 5°C, la puissance de la batterie chargée peut être inférieure de 15% à son potentiel théorique. Par -10°C, la baisse atteint 25%. Ce qui peut poser des problèmes pour démarrer des monocylindres ou des gros bicylindres. D’autant plus que le moteur va avoir besoin de davantage de puissance pour se lancer compte tenu de l’augmentation des frottements internes.

S’il ne faut retenir qu’une chose, c’est que la température ambiante de fonctionnement optimale est de 25°C.

 

Des chiffres et des lettres

 

Batterie  moto Enegy Safe ESTX14-FALes caractéristiques techniques de la batterie sont imprimées sur le bac, quelle que soit la technologie utilisée. Par exemple, sur le modèle Energy Safe en illustration, il est indiqué : ESTX14-FA, 12V, 12Ah et 190A  EN. ESTX fait référence au fabricant. Les deux chiffres qui suivent indiquent la série. Ce nombre est parfois suivi de lettres qui vont identifier des variations de dimensions et/ou de performances au sein d'une même série. On trouve notamment le suffixe H pour High performance qui indique un produit destiné à offrir plus de puissance au démarrage. Le mention FA précise que ce produit dispose de Flame Arrestor. Des dispositifs destinés à prévenir l'inflammation de l'hydrogène qui ne serait pas recombiné et qui pourrait alors s'accumuler dans cette batterie étanche.

12V correspond à la tension du courant délivré. Plus important, la mention 12Ah donne une indication sur la capacité de la batterie, c'est à dire sur la quantité totale d'énergie stockée dans la batterie chargée. En l'espèce, le modèle présenté peut fournir un courant d'une intensité de 4 ampères pendant 3 heures (4A x 3h = 12Ah).

Enfin, l'indication 190A EN donne une information sur la capacité de démarrage à froid (CCA) mesurée selon les normes européennes (EN) et non asiatiques (JIS). Il s'agit du nombre d'ampères que la batterie peut délivrer à -18°C pendant 30 secondes avant que la tension ne chute à un niveau insuffisant. En clair, plus ce nombre est grand, plus il sera facile de démarrer votre deux-roues. A bien méditer lorsqu'on roule sur un gros cube.

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