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Explication chimique de la loi de Peukert

La loi de Peukert permet de quantifier la dépendance de la capacité de la batterie par rapport au courant de décharge. Qualitativement, on la tendance suivante :
Courant de décharge augmente ⇒ Capacité diminue
⇒ Autonomie diminue
La décharge est donc d’autant plus efficace que le courant de décharge est faible. Comme la capacité représente la quantité d’énergie que peut fournir une batterie, on en déduit que plus le courant de décharge est important, moins la batterie fournie d’énergie. On peut donc, en ce sens, définir une efficacité de décharge comme l’énergie fournie réellement par la batterie pour un courant de décharge donné, par rapport à l’énergie théoriquement disponible. L’énergie théoriquement disponible correspondrait à l’énergie que fournirait la batterie pour un courant de décharge très faible (lorsque le courant de décharge est faible, l’énergie fournie est maximale).

L’énergie électrique que peut fournir la batterie suit donc une courbe décroissante ainsi qu’illustré ci-dessous :

Exemple d’évolution de l’énergie fournie par une batterie
Exemple d’évolution de l’énergie fournie par une batterie, pour différentes capacité, (n=1.2) en fonction du courant de décharge.


Ainsi, plus le courant de décharge est important, moins il y a d’énergie disponible. On est en droit de se poser la question : où est passée l’énergie initiale ? Elle n’a pas pu se volatiliser. Tout simplement, lorsque le courant de décharge est important, la concentration en réactif au sein de l’électrolyte au voisinage des électrodes diminue à un rythme plus soutenue que celui du phénomène de diffusion. Or, le phénomène diffusion au sein de l’électrolyte permet l’apport d’acide sulfurique nécessaire aux réactions chimiques. Ainsi, on atteint le niveau de décharge plus rapidement quand a un courant plus élevé. Mais si on attend, on constatera que la batterie se recharge car la diffusion des réactifs comble le vide local au voisinage des électrodes.

Explication chimique de la loi de Peukert
La zone hachurée rouge est la zone dans laquelle l’acide sulfurique est consommé lors de la décharge.
Plus le courant de décharge augmente, plus la concentration d’acide sulfurique diminue au voisinage de la cathode.
Lorsqu’il n’y plus assez d’acide sulfurique au voisinage de l’électrode, la batterie ne fournit plus de courant : elle est considérée comme déchargée.
Il faut attendre un certain temps pour que les ions H30+ migrent à nouveau au voisinage de la cathode.




Explication chimique de la loi de Peukert
La migration des ions au sein de l’électrolyte, par diffusion, est un phénomène lent. Ce phénomène est responsable de la diminution de la capacité lorsque le courant de décharge est important.


En conclusion, la loi de Peukert se justifie par le fait que le phénomène de diffusion des réactifs (ions H30+) au sein de l’électrolyte est un processus lent, limitant ainsi la capacité de la batterie pour de fort courant.