Les couples électrochimiques

Les piles primaires (non rechargeables)

  •  Les piles salines : Fabriquées depuis plus de 140 ans, elles sont constituées d’une anode de zinc et d’une cathode de bioxyde de manganèse. Elles sont peu coûteuses mais ont une performance limitée.
  •  Les piles alcalines : Elles utilisent le même couple que les piles salines, mais en diffèrent principalement par l’électrolyte alcalin et l’architecture interne. Leur performance est élevée en régime de décharge rapide, et pour l’utilisation prolongée de toutes les applications courantes.
  • Les piles au lithium : Le lithium donne à ces piles des tensions élevées. De plus, sa légèreté leur confère des densités énergétiques remarquables. Ces piles possèdent une très bonne durée de conservation (plus de 10 ans) et fonctionnent à des températures extrêmes. Elles sont utilisées pour alimenter les consoles de jeux, les GPS, les appareils photos…

Rappelons tout de même que les piles et petites batteries lithium peuvent présenter, dans certaines conditions, des risques de départ de feu. La meilleure prévention reste de les collecter en mélange avec les autres piles et petites batteries.
Pour plus de détails, téléchargez les consignes de sécurité lithium

 

Vocabulaire :

– Le terme « pile » ou « pile jetable », désigne les piles à usage unique, utilisées dans la plupart des équipements de grande consommation : jouets, lampes, petits équipements électroniques…
–  le terme « pile rechargeable » désigne les accumulateurs d’une forme strictement similaire aux piles jetables (par exemple formats AA et AAA), et donc susceptibles de les remplacer. Ces accumulateurs se rechargent un grand nombre de fois à l’aide de chargeurs adaptés.
–  le terme « batterie » est en général utilisé pour les accumulateurs d’un format spécifique, incorporés dans des équipements portables (téléphones, ordinateurs, outillage…), dans l’automobile (batterie de démarrage) ou dans des applications industrielles (batterie de traction ou batterie stationnaire).

 

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Les batteries (ou accumulateurs)

  • Les batteries Nickel-Cadmium (NiCd) : Ces accumulateurs sont d’un coût modique et d’une grande fiabilité (se rechargent jusqu’à 1 000 fois), et présentent une grande tolérance aux décharges et aux charges rapides. En outre, leur aptitude à fournir des courants importants est un point fort pour des applications portatives.  Le principe de fonctionnement est l’échange d’un atome d’oxygène entre un oxyde de nickel et du cadmium pendant la décharge, puis reconstitution de l’oxyde de nickel et régénération du cadmium pendant la recharge ; ils sont utilisés le plus souvent en batteries de 2,4 volts, 3,6 volts, 4,8 volts, 6 volts ou même jusqu’à 12 volts. Leur principale difficulté d’utilisation réside dans « l’effet mémoire » qui réduit leur capacité à l’usage. Cette technologie a été limitée aux seuls appareils électroportatifs (perceuses, visseuses) et ne sera définitivement plus distribuée à partir de 2017.
  • Les batteries Nickel-Métal Hydrure (NiMH) : Le nickel métal-hydrure possède plus ou moins les mêmes propriétés que le nickel-cadmium, avec lequel il partage la plupart de ses constituants, sauf évidemment l’alliage hydrure qui constitue la matière active de l’anode. Il se distingue par une excellente énergie volumique (jusqu’à 140 Wh/L) et la possibilité d’éléments de grande capacité sans maintenance. Il a aussi l’avantage de ne pas avoir d’effet mémoire. Les éléments étanches sont utilisés dans toutes applications professionnelles ou industrielles, sédentaires ou nomades. Les éléments ouverts (niveau d’électrolyte ajustable) sont utilisés dans des applications de traction et de secours dans les transports en commun (tramway, train) et véhicules industriels, dans le secours stationnaire ainsi que dans les applications photovoltaïques.
  • Les batteries Lithium-ion (Li-ion) : Parmi ses propriétés remarquables : la durée de vie (plus de 20 ans à température ambiante), la faible autodécharge (moins de 5 % par an), le fonctionnement entre -30 et + 60 °C, et la possibilité de connaître l’état de charge grâce à la mesure de la tension. Actuellement utilisées dans l’informatique (PC portables), la téléphonie ou l’outillage portatif, d’importants travaux de recherches sont motivés par l’utilisation de ce type de batterie pour l’alimentation des véhicules à assistance électrique (2 roues) ou motorisation électrique (2 et 4 roues).