Une batterie d'accumulateurs, communément désignée par le terme batterie., est un ensemble d'accumulateurs électriques permettant de stocker de manière réversible l'énergie électrique sous forme chimique.
Les batteries peuvent être destinées à un grand nombre d'usage allant des appareils électriques et électroniques domestiques aux véhicules en passant par le stockage stationnaire. En fonction des besoins, le nombre et la disposition des accumulateurs peuvent être adaptés de façon à créer un générateur électrique de tension et de capacité désirée.
thumb|upright|Batterie d'accumulateurs d'un mini-aspirateur domestique (2018).
Vocabulaire En France, dans le langage commun, le mot « batterie » désigne souvent un ensemble d'accumulateurs électriques. bien que ce ne soit que l'un des multiples sens de ce mot.
Dans la littérature scientifique, les termes cellules, modules et pack sont communément utilisés pour distinguer différentes échelles au sein d'une batterieElie Riviere. Détermination in-situ de l'état de santé de batteries lithium-ion pour un véhicule électrique. Énergie électrique. Université Grenoble Alpes, 2016. Français. ⟨NNT : 2016GREAI048⟩. ⟨tel-01555463⟩. Le terme de cellule désigne l'accumulateur soit l'élément unitaire de la batterie.
Le terme module désigne un assemblage de quelques cellules tandis que le terme pack désigne un assemblage de modules. Ce dernier terme est issue de l'expression anglaise qui se traduit en français par « ensemble d'accumulateurs » ou « batterie d'accumulateurs ». La traduction littérale « pack de batterie » ou encore « pack batterie » est donc un anglicisme et un pléonasme.
Diversité des accumulateurs
Face à la variété des usages nécessitant un stockage d'énergie sous forme électrique, une grande diversité de batteries existent. Elles se distinguent notamment du point de vue des matériaux utilisés, de leurs dimensions ou du nombre d'accumulateurs assemblés.
thumb|upright|Densité d'énergie de quelques accumulateurs.
Usages vignette|upright|Véhicule électrique équipé de batteries lithium-ion.
Les batteries d'accumulateurs sont utilisées dans de nombreux domaines, par exemple dans de nombreux appareils électroniques autonomes, dont les téléphones mobiles, les baladeurs numériques
Dans les transports, les batteries de démarrage des véhicules routiers sont alimentées en électricité par des batteries d'accumulateurs. Elles fournissent l'énergie nécessaire au démarreur pour la mise en route du moteur, avant que l'alternateur ne prenne le relais comme principale source d'énergie électrique du véhicule lorsque le moteur est lancé. La tension de cette batterie est couramment de sur les automobilesSix volts sur d'anciens modèles de véhicules encore en circulation., sur les camions et, peut-être, de pour la prochaine génération de véhicules)Ce qui permettrait d'augmenter la puissance des accessoires ou de réduire le diamètre des câbles.. Dans les véhicules électriques, les batteries sont souvent de technologies autres que le plomb, et d'une tension supérieure, pour limiter le poids à transporter et le courant électrique dans le câblageAugmenter la tension permet de réduire le courant à fournir pour une puissance donnée, tout en diminuant la section et donc le poids des faisceaux électriques..
Les batteries (batteries déclassées de véhicules électriques notamment).... ont aussi des usages « stationnaires », tel que les alimentations sans interruption dont le rôle est de suppléer pendant quelques minutes, à quelques heures, une coupure de courant du réseau électrique. Elles sont également couplées à des sources de production d'énergie intermittentes, pour permettre l'utilisation de l'énergie produite au moment choisi par l'usagerHermans, Y., Le Cun, B., et Bui, A. (2011). Modèle d'optimisation basé sur le Vehicle-to-grid pour limiter l'impact des pics de consommation électrique sur la production.Dargahi, A., Wurtz, F., Ploix, S., Gaaloul, S., Le, X. H. B., Delinchant, B., ... et Tollenaere, M. (2012). Exploitation de la capacité de stockage de véhicule électrique dans la gestion optimale du flux énergétique de bâtiments: Contribution à la convergence transport/habitation..
Choix de configuration vignette|upright|Vue en coupe d'une batterie d'accumulateurs de voiture, avec ses six cellules en série et ses plaques de plomb, pour une batterie de .
Les accumulateurs sont souvent câblés en série, pour obtenir la tension de batterie souhaitée..
Un montage en parallèle des cellules permet d'augmenter le courant disponible..
La combinaison des deux techniques peut être faite en connectant en série plusieurs blocs de cellules en parallèle.
Afin de simplifier les descriptions de montage des batteries d'accumulateurs, une notation usuelle de la forme xPyS est employée pour designer le couplage.. Le nombre d’éléments connectés en série est indiqué par l'entier y tandis que l'entier x désigne le nombre de branches connectées en parallèle : six cellules connectées en série sont notées « 6S », deux cellules en parallèle sont notées « 2P », deux blocs en parallèle de six cellules en série sont notées « 2P6S »
Impact environnemental Depuis les années 2010, les bases de données et études utiles à l'analyse du cycle de vie des batteries se développent...
En Nouvelle-Calédonie, l'exploitation minière de Goro pour extraire le Nickel est source de dégats environnementaux, sociaux, sanitaires, et produit un rejet important en CO2.
Selon un rapport (2017) de l'Institut suédois de recherche environnementale (IVL) la production de batteries engendre de 150 à de par kilowatt-heure de capacitéLa quantité d'électricité contenue dans une batterie se mesure en kilowatt-heure (kWh). ; une batterie de engendrerait donc entre 4,5 et de tandis qu’une batterie de comme celle qui équipe la Tesla correspondrait à la production de plus de de . L'IVL souligne cependant la forte disparité des mix énergétiques selon les pays : d’électricité étant nécessaires par de batterie fabriquée, celle-ci peut représenter jusqu'à 70 % du émis lors de la production ; avec un mix électrique entièrement décarboné comme en Suède, cet impact carbone serait réduit de 60 %. Malgré cela, la recherche d'une autonomie maximale avec des batteries de grande capacité contribuerait significativement au réchauffement climatiqueVoiture électrique : l’impact carbone des batteries au cœur d’une étude suédoise, automobile-propre.com, 7 août 2019...
En 2019, la Commission européenne octroie 3,2 milliards d'euros au projet d'« Airbus des batteries », se focalisant sur le développement de batterie Li-ion avec une durée de vie augmentée et un impact environnemental atténué..
Les batteries au plomb peuvent presque entièrement être recyclées en fin de vie. En usine de recyclage, le plastique du boîtier est séparé du plomb des plaques et de l'acide de l'électrolyte. Puis le plomb est fondu et réutilisé pour fabriquer de nouvelles plaques. Le plastique broyé peut servir à confectionner de nouveaux boîtiers. Enfin, l’acide sulfurique, épuré et stocké de manière sécurisée (car dangereux et polluant) peut ultérieurement servir à fabriquer des batteries neuves. Des filières de collectes alimentent ces usines (à partir de mairies, déchetteries, magasins spécialisés dans l'automobile ou le matériel industriel, ou certains ferrailleurs (contre rémunération) peuvent s'en charger. Au Québec, les écocentres (centres municipaux de recyclage) offrent généralement ce service gratuitement..
Pour les batteries lithium-ion, en 2019, certaines entreprises comme la SNAM sont capables de recycler « plus de 70 % » des batteries. Les 20 % à 30 % restants Vincent Verier, Véhicules électriques : de batteries à recycler en 2035, Le Parisien, 12 août 2019..
vignette|redresse=.6|Matériaux de recyclage de batteries.
Certaines parties prenantes chinoises souhaitent standardiser les batteries pour faciliter leur remplacement et le recyclage..
Face aux tensions liés à la disponibilité des matériaux nécessaires aux batteries, de nombreux centres de recherche travaillent sur de nouvelles technologies dont les procédés de fabrication sont moins polluants et nécessitant moins de matériaux stratégiques.
Des efforts de recyclage et de réemploiEn 2024, un premier retrait à grande échelle des batteries des véhicules est imminent, or en moyenne, un bloc-batterie retiré d'un véhicules électriques conserve encore 70 à 80 % de sa capacité initiale. sont également soutenus afin de réduire les risques de défaut d'approvisionnement, et la dépendance croissante aux productions de lithium, nickel, cobalt….. En 2023, le Conseil européen a adopté un nouveau règlement sur la durabilité du cycle de vie des batteries (quel que soit leur type, et de production à la réutilisation et au recyclage) pour des batteries plus sûres, durables et compétitivesConseil de l'Europe (2023) Le Conseil adopte un nouveau règlement relatif aux batteries et aux déchets de batteries », 10 juillet 2023 ..
Recherches, tendances et prospective Au début des années 2020, les batteries lithium-ion continuent à dominer le marché grâce à des améliorations constantes de la densité énergétique, et donc d'autonomie des appareils et véhicules électriques, mais d'autres voies sont explorées, dont par exemple celle du lithium-ion associé au disulfure de molybdène (MoS₂).
Les recherches et découvertes, l'apport de l'intelligence artificielle, laissent espérer des progrès en termes de sécurité, de poids, de moindre impact environnemental, de durée de vie, de coût et d'autonomie (au point que certains fabricants de batteries promettaient une autonomie des voitures électriques de pour la décennie 2010-2020, grâce à la batterie lithium air).. Néanmoins, en 2016, peu de voitures électriques peuvent dépasser sans recharge en usage standard, et en 2024, plusieurs projets industriels prometteurs de batteries peinent à émerger (Northvolt qui se voulait leader en batteries moins polluantes, créé en 2016, est au bord de la faillite fin 2024 malgré un capital important, avec des projets abandonnés, des usines qui produisent moins que prévu, et avec plus de déchets que prévu).
Des recherches portent aussi sur de nouvelles anodes en silicium, sur des batteries « sèches » à semi-conducteurs (à électrolytes solides) offrant une sécurité accrue, des densités énergétiques plus élevées plus performantes et permettant une charge rapide, et notamment susceptibles de stocker à échelle moléculaire des énergies dites intermittentes (solaire, éolien…)G. Bouteau, Étude des propriétés de l'interface semi-conducteur-électrolyte sous illumination pour batteries à ion-lithium photo-rechargeables (thèse de doctorat), Amiens, École doctorale Sciences, technologie et santé, 2019 .. Une batterie à supercondensateur à base de graphène est désormais une tendance qui peut charger le stockage d'énergie ou la batterie de manière électrostatique et non chimique. Cela signifie que le risque d’emballement thermique est minimisé et que l’impact environnemental est également éradiqué..