Densité de l'électrolyte de la batterie

La densité de l'électrolyte est un paramètre crucial pour toutes les batteries au plomb-acide. Chaque propriétaire de voiture doit savoir quelle doit être la densité, comment la vérifier et, surtout, comment augmenter correctement la densité (masse volumique de l'acide) dans chacun des éléments contenant les plaques de plomb immergées dans une solution de H2SO4.

La vérification de la densité fait partie de l'entretien courant de la batterie, au même titre que le contrôle du niveau d'électrolyte et la mesure de la tension. Dans les batteries au plomb, la densité se mesure en g/cm³. Elle est proportionnelle à la concentration de la solution et inversement proportionnelle à la température du liquide (plus la température est élevée, plus la densité est faible).

L'état de la batterie peut être déterminé par la densité de l'électrolyte. Ainsi, si la batterie ne tient pas la charge, il convient de vérifier l'état du liquide dans chacun de ses éléments (cellules).

La densité de l'électrolyte influence la capacité de la batterie et sa durée de vie.

Elle se vérifie à l'aide d'un densimètre (pèse-acide) à une température de +25°C. Si la température diffère de cette référence, des corrections doivent être apportées aux lectures, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

Tableau de correction de la densité de l'électrolyte

Nous avons vu ce qu'est la densité et pourquoi il faut la vérifier régulièrement. Mais sur quels chiffres se baser ? Quelle est la bonne valeur pour l'électrolyte d'une batterie ?

Quelle doit être la densité de la batterie

Le maintien d'une densité d'électrolyte optimale est très important. Il faut savoir que les valeurs requises dépendent de la zone climatique. Par conséquent, la densité doit être ajustée en fonction des conditions d'utilisation. Par exemple, sous un climat tempéré, la densité de l'électrolyte doit se situer au niveau de 1,25-1,27 g/cm³ ±0,01 g/cm³. Dans les zones froides, avec des hivers descendant jusqu'à -30 degrés, elle doit être supérieure de 0,01 g/cm³, et dans les zones subtropicales chaudes, inférieure de 0,01 g/cm³. Dans les régions où l'hiver est particulièrement rigoureux (jusqu'à -50 °C), pour éviter que la batterie ne gèle, il est nécessaire d'augmenter la densité de 1,27 à 1,29 g/cm³.

De nombreux automobilistes se demandent : « Quelle doit être la densité de l'électrolyte en hiver et en été, ou faut-il maintenir les mêmes indicateurs toute l'année ? » Examinons cette question plus en détail à l'aide du tableau de densité de l'électrolyte divisé par zones climatiques.

Tableau de densité de l'électrolyte par zone climatique

Une nuance à connaître : plus la densité de l'électrolyte est faible dans une batterie complètement chargée (tout en restant dans les normes), plus sa durée de vie sera longue.

Il faut également se rappeler qu'en règle générale, une batterie installée sur un véhicule n'est chargée qu'à 80-90 % de sa capacité nominale. Par conséquent, la densité de l'électrolyte sera légèrement inférieure à celle d'une charge complète. Ainsi, on choisit une valeur requise légèrement supérieure à celle indiquée dans les tableaux standards, afin que la batterie reste fonctionnelle et ne gèle pas en hiver lors des baisses de température. Cependant, en été, une densité trop élevée peut entraîner une ébullition de l'électrolyte.

Une densité d'électrolyte trop élevée réduit la durée de vie de la batterie. Une densité trop faible entraîne une baisse de tension et un démarrage difficile du moteur.

Tableau de densité de l'électrolyte de batterie

Le tableau de densité est établi en fonction de la température moyenne mensuelle en janvier. Ainsi, les zones climatiques froides (jusqu'à -30 °C) et tempérées (pas moins de -15 °C) ne nécessitent pas de modification drastique de la concentration d'acide. Toute l'année (hiver comme été), il n'est pas conseillé de modifier la densité, mais seulement de vérifier et surveiller qu'elle ne s'écarte pas de la valeur nominale. Ce n'est que dans les zones très froides (fréquemment sous -30°C) qu'une correction est admise.

Tableau de densité de l'électrolyte

Densité de l'électrolyte en hiver

La densité de l'électrolyte en hiver doit être de 1,27 g/cm³ (pour les régions où la température descend sous -35°C, pas moins de 1,28 g/cm³). Une valeur inférieure entraîne une baisse de la force électromotrice et des démarrages difficiles par temps froid, allant jusqu'au gel de l'électrolyte.

Une baisse de la densité à 1,09 g/cm³ entraîne le gel de la batterie dès -7°C.

Lorsque la densité de la batterie est faible en hiver, il ne faut pas se précipiter pour acheter une solution corrective. Il est préférable de s'assurer d'abord d'une charge de qualité à l'aide d'un chargeur externe.

Les courts trajets de 30 minutes domicile-travail ne permettent pas à l'électrolyte de chauffer et donc à la batterie de bien se charger, car une batterie n'accepte la charge qu'une fois chaude. Ainsi, le niveau de charge diminue jour après jour, entraînant une chute de la densité.

Il est fortement déconseillé de manipuler soi-même la composition chimique de l'électrolyte. Seul l'ajustement du niveau avec de l'eau distillée est autorisé (1,5 cm au-dessus des plaques pour les voitures, jusqu'à 3 cm pour les camions).

Pour une batterie neuve et en bon état, l'intervalle normal de variation de la densité (décharge complète – charge complète) est de 0,15-0,16 g/cm³.

N'oubliez pas que l'utilisation d'une batterie déchargée par température négative entraîne le gel de l'électrolyte et la destruction des plaques de plomb !

Le tableau ci-dessous montre la dépendance entre la température de congélation de l'électrolyte et sa densité :

g/cm³	1,10	1,11	1,12	1,13	1,14	1,15	1,16	1,17	1,18	1,19	1,20	1,21	1,22	1,23	1,24	1,25	1,28
°С	-8	-9	-10	-12	-14	-16	-18	-20	-22	-25	-28	-34	-40	-45	-50	-54	-74

Comme vous le voyez, une batterie chargée à 100 % gèlera à -70 °C. À 40 % de charge, elle gèle déjà à -25 °C. À 10 %, non seulement elle ne démarrera pas le moteur, mais elle gèlera complètement dès -10 °C.

Lorsque la densité de l'électrolyte est inconnue, le degré de décharge peut être vérifié avec un testeur de batterie (pince de décharge). La différence de tension entre les éléments d'une même batterie ne doit pas dépasser 0,2 V.

Lecture du voltmètre (en charge), V	Degré de décharge, %
1,8-1,7	0
1,7-1,6	25
1,6-1,5	50
1,5-1,4	75
1,4-1,3	100

Si la batterie est déchargée à plus de 50 % en hiver et à plus de 25 % en été, elle doit être rechargée.

Densité de l'électrolyte en été

En été, la batterie souffre de déshydratation. Étant donné qu'une densité élevée nuit aux plaques de plomb, il est préférable qu'elle soit inférieure de 0,02 g/cm³ à la valeur nominale (surtout dans les régions chaudes du sud).

En été, la température sous le capot est considérablement élevée. Ces conditions favorisent l'évaporation de l'eau contenue dans l'acide et l'activité des processus électrochimiques, assurant un courant de démarrage élevé même avec une densité minimale admissible (1,22 g/cm³ pour les zones climatiques chaudes et humides). Ainsi, lorsque le niveau d'électrolyte baisse, sa densité augmente, ce qui accélère la corrosion des électrodes. C'est pourquoi il est crucial de contrôler le niveau de liquide et d'ajouter de l'eau distillée si nécessaire. Ne pas le faire risque d'entraîner une surcharge et une sulfatation.

Une densité constamment trop élevée réduit la durée de vie de la batterie.

Si la batterie s'est déchargée par inadvertance ou pour d'autres raisons, il faut essayer de la restaurer avec un chargeur. Mais avant de charger, vérifiez le niveau et ajoutez de l'eau distillée si nécessaire pour compenser l'évaporation.

Au fil du temps, à force d'ajouter de l'eau distillée, la densité finit par baisser en dessous de la valeur requise. L'utilisation de la batterie devient alors problématique et il devient nécessaire d'augmenter la densité. Mais pour savoir de combien l'augmenter, il faut d'abord savoir comment la mesurer.

Comment vérifier la densité de la batterie

Pour assurer le bon fonctionnement de la batterie, la densité de l'électrolyte doit être vérifiée tous les 15 000 à 20 000 km. La mesure s'effectue à l'aide d'un densimètre (ou pèse-acide). Cet appareil se compose d'un tube en verre contenant un flotteur gradué, avec un embout en caoutchouc d'un côté et une poire d'aspiration de l'autre. Pour effectuer le contrôle : ouvrez le bouchon d'un élément de la batterie, plongez l'embout dans la solution et aspirez une petite quantité d'électrolyte avec la poire. Le flotteur indiquera la valeur. Nous détaillerons la procédure ci-dessous. Notez que pour les batteries « sans entretien », la procédure est différente et ne nécessite aucun appareil.

L'état de charge de la batterie est déterminé par la densité : plus elle est faible, plus la batterie est déchargée.

Indicateur de densité sur batterie sans entretien

L'état d'une batterie sans entretien est indiqué par un voyant coloré (l'œil magique). Un voyant vert indique que tout est normal (charge entre 65 et 100 %). Si la densité a chuté et qu'une recharge est nécessaire, l'indicateur devient noir. Si le voyant est blanc ou rouge (selon le modèle), cela signifie souvent un manque d'électrolyte ou une batterie en fin de vie. Référez-vous à l'étiquette collée sur la batterie pour la signification exacte des couleurs.

Voyons maintenant comment vérifier la densité d'une batterie acide classique à la maison.

La vérification de la densité, dans le but de l'ajuster, ne doit se faire que sur une batterie entièrement chargée.

Vérification de la densité de l'électrolyte

Pour vérifier correctement la densité, contrôlez d'abord le niveau et ajustez-le si nécessaire. Ensuite, chargez la batterie et attendez quelques heures (repos) avant de procéder à la mesure. Une mesure effectuée immédiatement après la charge ou l'ajout d'eau donnerait des résultats faussés.

Rappelez-vous que la densité dépend de la température ; référez-vous au tableau de correction vu plus haut. Lors du prélèvement, tenez l'appareil à hauteur des yeux. Le flotteur doit flotter librement sans toucher les parois. La mesure doit être effectuée pour chaque cellule et les résultats notés.

Tableau de détermination de la charge selon la densité :

Température	État de charge
Température	100 %	70 %	Déchargée
supérieure à +25°C	1,21 — 1,23	1,17 — 1,19	1,05 — 1,07
inférieure à +25°C	1,27 — 1,29	1,23 — 1,25	1,11 — 1,13

La densité de l'électrolyte doit être identique dans tous les éléments.

Relation entre densité et tension selon la charge

Une densité très faible dans une seule cellule indique un défaut (souvent un court-circuit entre les plaques). Si elle est basse dans toutes les cellules, cela indique une décharge profonde, une sulfatation ou simplement une usure. Combiner la mesure de densité avec une mesure de tension (avec et sans charge) permet de diagnostiquer la panne.

Si la densité est anormalement élevée, ne vous réjouissez pas : la batterie a peut-être « bouilli ». Lors de l'électrolyse, l'eau s'évapore et la densité augmente artificiellement.

Pour déterminer l'état de charge sans démonter la batterie, vous aurez besoin du pèse-acide, d'un multimètre et du tableau ci-dessous.

Pourcentage de charge	Densité électrolyte g/cm³ (**)	Tension batterie V ()*
100%	1,28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

**La différence entre les cellules ne doit pas dépasser 0,02–0,03 g/cm³. ***La tension est valable pour une batterie au repos depuis au moins 8 heures.

Si nécessaire, on procède à l'ajustement. Il faudra retirer un certain volume d'électrolyte et ajouter un électrolyte de correction (1,4 g/cm³) ou de l'eau distillée, suivi d'une charge de 30 minutes et d'un temps de repos pour l'égalisation.

Soyez extrêmement prudent avec l'électrolyte, car il contient de l'acide sulfurique. Portez des gants et des lunettes de protection.

Comment augmenter la densité de la batterie

Il faut augmenter la densité lorsque l'on a trop souvent ajouté de l'eau distillée, qu'elle est insuffisante pour l'hiver, ou après des surcharges répétées. Le symptôme est souvent une décharge trop rapide. Il existe deux méthodes pour augmenter la densité (en plus d'une charge complète) :

Ajouter un électrolyte plus concentré (dit de correction) ;
Ajouter de l'acide (méthode déconseillée aux novices).

Comment vérifier et augmenter la densité de la batterie.

Pour ajuster la densité, vous aurez besoin de :

1) Un pèse-acide (densimètre) ;

2) Un gobelet mesureur ;

3) Un récipient résistant à l'acide (verre ou plastique spécifique) ;

4) Une poire (type seringue à électrolyte) ;

5) De l'électrolyte de correction ou de l'acide ;

6) De l'eau distillée.

La procédure est la suivante :

Prélevez un petit volume d'électrolyte de la cellule de la batterie.
Remplacez ce volume par de l'électrolyte de correction (pour augmenter la densité) ou de l'eau distillée (pour la diminuer).
Mettez la batterie en charge pendant 30 minutes pour mélanger les liquides.
Débranchez et attendez au moins 1 à 2 heures pour que la densité s'égalise et que les gaz s'échappent.
Vérifiez à nouveau la densité et répétez l'opération si nécessaire en réduisant les quantités ajoutées, jusqu'à atteindre la valeur cible.

L'écart de densité entre les cellules ne doit pas dépasser 0,01 g/cm³. Sinon, effectuez une charge d'égalisation (courant 2 à 3 fois inférieur au nominal).

Pour savoir combien ajouter, il est utile de connaître le volume nominal de la batterie. Par exemple, une cellule de batterie 55 Ah contient environ 633 cm³. La composition est d'environ 40 % d'acide sulfurique et 60 % d'eau distillée. Le tableau ci-dessous aide à atteindre la densité requise :

Normes approximatives de correction de la densité pour 1L

Formule de calcul de la densité

Ce tableau prévoit l'utilisation d'un électrolyte de correction à 1,40 g/cm³. Si la densité de votre ajout est différente, une formule plus complexe est nécessaire.

Pour simplifier, vous pouvez procéder par étapes :

Aspirez la majeure partie du liquide d'une cellule, mesurez le volume, puis remplacez la moitié de ce volume par de l'électrolyte neuf. Mélangez. Si vous êtes encore loin de la cible, répétez avec des quantités plus petites (un quart, etc.) jusqu'à obtenir le bon résultat.

Respectez scrupuleusement les consignes de sécurité. Les vapeurs d'acide sont nocives pour la peau et les voies respiratoires. Travaillez dans un local bien ventilé.

Comment augmenter la densité si elle est inférieure à 1,18

Si la densité est inférieure à 1,18 g/cm³, l'électrolyte de correction ne suffira pas, il faudra ajouter de l'acide (1,8 g/cm³). Le processus est identique, mais procédez par très petites quantités, car la densité montera très vite.

Règle d'or en chimie : versez toujours l'acide dans l'eau (ou la solution), jamais l'eau dans l'acide (risque de projection violente).

Si l'électrolyte devient brun ou marron, c'est mauvais signe. Cette teinte indique que la matière active s'est détachée des plaques. La restauration est impossible, la batterie est HS et doit être remplacée.

La durée de vie moyenne des batteries modernes est de 4 à 5 ans, à condition d'éviter les décharges profondes et les surcharges. Les méthodes de "bricolage" extrêmes comme percer le boîtier ou retourner la batterie pour la vider sont totalement inutiles et dangereuses. Si les plaques sont désagrégées, rien ne pourra les sauver. Surveillez la charge, vérifiez la densité à temps et entretenez correctement votre batterie pour garantir sa longévité maximale.