Je me questionne également sur la durée de vie de cette batterie.
Pour aller dans le même sens que phil995511, je vais faire un long parallèle entre batterie et condensateurs, qui partagent de nombreux principes en communs.
Le plus important à garder en tête, c'est que plus fort est le courant d'utilisation, plus courte est la durée de vie du produit.
Les condo' sont les composants les plus critiques d'une carte électronique avec les transistors de puissance et les parties mécaniques (connecteurs, commutateurs, etc).
Un condensateur est considéré en "vie" tant qu'il n'est pas "mort".
Cette mort est définie comme un changement de capacité, de facteur de dissipation, ou de courant de fuite au delà d'un seuil donné ...qui diffère selon les fabricants.
Il ne s'agit pas d'une mort subite et violente, comme une explosion suite à une surchauffe ou un défaut de fabrication (condensateur gonflé, qui coule, etc.).
La durée de vie n'a aucun rapport avec la probabilité de ce type de défaillance, c'est simplement une baisse des caractéristiques qui est "trop" prononcé.
Voici quelques exemples de définition de fin de vie de condensateur > première condition atteinte = fin de vie ...comme les contrats !
Epcos série B41827 :
- modification de plus de 20% de la capacité, facteur de dissipation qui a doublé ou plus, courant de fuite au delà d'un seuil donné
Epcos série B43890 :
- modification de plus de 40% de la capacité, facteur de dissipation qui a triplé ou plus, courant de fuite au delà d'un seuil donné
NB: chez le même fabricant, le seuil dépend de la gamme de condensateur !
Vishay série 021ASM
- modification de plus de +45% ou -50% de la capacité, facteur de dissipation qui a triplé ou plus, courant de fuite au delà d'un seuil donné...La durée de vie fluctue en fonction de différents facteurs.
Certains sont liés à des aléas dans des proportions aléatoires, d'autres à des conditions connues, limités à une plage de valeurs déterminé.
L'élixir de longue vie pour un condensateur chimique contient ces règles :
- température - éloigner les condensateurs chimiques des sources de chaleur (transfo, transistors, résistances de puissance, etc)
- température - garder une ambiance aussi fraîche que possible (bonne ventilation)
- faire attention au courant d'ondulation maximum : au besoin mettre plusieurs condensateurs identiques de plus petite capacité en parallèle
- ne pas dépasser 80% de la tension nominale
La durée de vie des condensateurs chimiques est donnée par le fabricant, mais dépend largement de :
- la température (est de loin le facteur le plus impactant)
- le courant d'ondulation (et l'ESR)
- la fréquence d'utilisation
- la tension
- l'effet de couronne (effet corona) --> quand une cafetière est branché h24 et tombe en panne 3ans après
- la robustesse de la conception| - | - | - | la température | - | - | - |
La température est un facteur critique pour les condensateurs chimiques.
nb: je ne sais pas si ce facteur est moins important pour d'autres techno (céramique, métalique, papier, plastique, films d'aluminium...)
L’espérance de vie double pour chaque diminution de 10°C (Loi empirique d'Arrhenius : +10°C --> vitesse de réaction chimique x2-x3)
En pratique, ce facteur n'est pas de 2 mais légèrement inférieur, plutôt 1,8.
Life = Life(0) * 2 ^ ([Tmax - Ta] /10)
Life > durée de vie
Life(0) > ...à la température nominale
Tmax > Tmax nominal en °C
Ta > T ambiante en °C
ex: L(0) = 5 000h à T0 = 85°C
10'000h à 75°C
20'000h à 65°C
40'000h à 55°C
...
320'000h à 25°C (36,5 ans h24)
NB: aucune garantie de fonctionnement au delà de la température nominale (ou du pic toléré dans la datasheet).
La plupart des condensateurs chimiques sont donnés pour 85°C ou 105°C max.
L(0)= 2'000h à T0= 105°C est équivalent à L0+ 8'000h à T0= 85°C ...pour des températures d'utilisation inférieures à 85°C biensûr.
NB: faites donc attention à vos soudures ! ^^'
| - | - | - | le courant d'ondulation | - | - | - |
Les matériaux conduisant les électrons (les armatures, les liens et les électrodes) ne sont pas supra-conducteurs, ils présentent une résistivité (impédance noté Z), qui lorsqu'elle est traversé par un courant se manifeste par l'effet joule (échauffement de la matière).
Le courant de charge et de décharge, induit donc un échauffement du condensateur, en particulier pour le lissage de la tension après redressement dans le domaine des alimentations linéaires (travaillant à 50 Hz, ou 100Hz après redressement), ou des alimentations à découpage (travaillant autour de 50k - 200k Hz).
Ce courant cyclique est appelé le "courant d'ondulation" ("ripple current" en anglais). Plus il est élevé, plus la température du condensateur s'élève, et la durée de vie diminue.
La durée de vie réelle, expérimentale, se trouve ainsi souvent plus courte que la théorique prédit par la loi d'Arrhenius, car cette loi empirique ne tient compte que de la température ambiante, et non de l'échauffement du condensateur lui-même.
Un courant d'ondulation constamment plus élevé est possible à une température ambiante plus faible ou à une fréquence plus élevé.
attention : à l'inverse, plus la fréquence est élevé, et plus la tension efficace (RMS) toléré diminue !
Des pic de courant encore plus élevés sont également possibles, mais sur des durée bien plus courtes et dépendent également de leur répétitivité.
En pratique, peut importe les conditions, le courant d'ondulation peut rarement dépasser 3x le courant nominal.
Les condo plastiques et les autres non polarisé, ont souvent un courant d'ondulation nettement supérieur aux condo chimiques.
L'écart de température entre le boitier et la température ambiante vaut :
deltaT = ESR * Ir² / (alpha * S ) >> ESR * I² = puissance (en Watts) dissipée en chaleur par le condensateur
Ir > (ripple current) courant d'ondulation efficace (RMS)
S > surface externe du condensateur (le radiateur qu'il représente)
Par exemple, le modèle 100uF a une ESR de 1.5 Ohm et supporte 580mA efficaces d'ondulation au maximum (effet Joule : 1.5 x 0.58² = 0.50W).
Si la conception d'un circuit demande une ondulation de 650mA par exemple, ce condensateur ne convient pas. A la place d'un condensateur de 100uF, on peut mettre 2x47uF en parallèle : on obtient alors 2 x 350mA, soit 700mA d'ondulation possible (pour une perte de 6% de capacité).
Outre le phénomène d'échauffement général du condensateur, les pics de courant d'ondulation (sous-dimensionnement, perturbations, parasites) peuvent entraîner une dégradation des cellules du fait d'un échauffement local trop important.
| - | - | - | la fréquence d'utilisation | - | - | - |
Un ordre de grandeur général pour toute les techno indique que de 100 kHz vers 100 Hz le courant admissible est divisé par 2,
La courbe est minime autour de 1 Hz, raide de 30 à 1'000 Hz, puis s’aplatit au delà de 1'000 Hz.
NB: Plus la fréquence d'utilisation est élevée, et plus la tension efficace (RMS) toléré diminue
Plus la fréquence d'utilisation est élevée, et plus le courant admissible est élevé.
| - | - | - | la tension | - | - | - |
Dépasser la tension nominale favorise l'apparition d'un violent courant de claquage qui entraîne une destruction, ou au moins une dégradation, des cellules du condo.
Il est recommandé de ne pas dépasser 80% de la tension nominale (ripple, parasite, défaillance, vieillissement).
Cela permet de maximiser la durée de vie, ainsi que de s'affranchir de certaines variabilités de fabrication ainsi que de certaines évolutions prématurés de vieillissements (déséquilibre de charge de condensateur en série).
NB: Plus la fréquence d'utilisation est élevée, et plus la tension efficace (RMS) toléré diminue
Plus la fréquence d'utilisation est élevée, et plus le courant admissible est élevé.
| - | - | - | l'effet de couronne | - | - | - |
C'est un phénomène de décharge électrique partielle entraînée par l'ionisation du milieu suffisamment intense, entourant un conducteur ...au delà d'une valeur critique (encore plus élevée), il y a formation d'un arc électrique.
Ce phénomène ce manifeste généralement autour d'un champs électrique dont la valeur de champ superficiel est supérieur à quelques kV/cm.
NB: c'est cet effet de champ qui rends les lignes haute-tension, les mats de bateaux, les ailes d'avions... lumineuses en cas d'orage.
La charge d'un condensateur par temps orageux via un fil antenne, n'est dû qu'au simple champ électro-statique de l'orage, et non à l'effet corona, qui induit lumière et ionisation.
| - | - | - | la robustesse de la conception | - | - | - |
En électronique industrielle, pour concevoir des systèmes fiables, il faut une attention particulière sur le dimensionnement tension-courant-température, mais également l'ESR et le pic de "ripple current".
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Afin de prolonger la durée de vie d'un condo (du cas précédent), n'est-il pas souhaitable de le solliciter de temps à autres pour lui évité une "cristallisation", à l'image d'une batterie inutilisé mais chargé ?
non, le processus chimique en oeuvre responsable de la "capacité" (VA) dans une batterie est gouverné par une réaction Réd-Ox, un stockage chimique.
batterie : chimique, une liaison d'un atome sur l'interface de l'électrode, devant se délier, migrer puis se lier à l'autre électrode ...la lenteur du phénomène est du au temps nécessaire au voyage de l'ion entre les 2 électrodes.
condo : électrostatique, dans un condensateur, ce n'est pas une liaison qui à lieu pour le plus gros du phénomène capacitif, c'est une
densification de la présence de certains ions
AU VOISINAGE de l'electrode.
NB : pour les condensateurs, il existe un certain ésotérisme (en particulier chez les audiophiles) qui font croire des choses qui ne sont ni fondées, et sans doute, ni audibles par un autre effet que celui de suggestion psychologique.
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L’arrivée des smartphones a grandement amélioré notre quotidien et la grande quantité d’applications qu’on peut y installer a tout pour nous séduire. Seulement, depuis toujours il s’est posé un réel souci au niveau de l’autonomie de la batterie, car toutes ces applications qui tournent parfois en arrière-plan consomment énormément de mémoire et de batterie. Il a ensuite été proposé plusieurs solutions comme des power-bank entre autres, mais tout récemment, des chercheurs ont présenté une technologie qui permettrait de recharger un téléphone jusqu’à 80 % en seulement 60 secondes. 
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