Batteries

Une batterie électrique, également appelée cellule secondaire, est un type de cellule galvanique utilisée pour stocker l'électricité. Il peut être utilisé plusieurs fois et chargé d'électricité, ce qui le distingue de ce qu'on appelle. lien principal. Tous ces types de batteries stockent puis restituent de l'énergie par des réactions chimiques réversibles dans l'électrolyte et à l'interface entre l'électrolyte et les électrodes.

Les premières tentatives de construction d'appareils qui seraient aujourd'hui considérés comme des prototypes de batteries remontent au tournant des XVIIe et XVIIIe siècles. En 1800, le physicien italien Alessandro Volta se vantait dans une de ses lettres au président de la Royal Society de Londres des possibilités de la cellule galvanique construite. Il se composait de deux assiettes – cuivre ou argent et étain ou zinc - trempé dans une tasse d'eau salée. Une telle structure, appelée plus tard la pile Volta, est aujourd'hui considérée comme le début du fonctionnement des cellules chimiques. Leur invention et leur utilisation comme sources d'électricité extrêmement efficaces ont permis de faire de nombreuses découvertes au début du XIXe siècle.

La première batterie produite en série a été inventée en 1802 par le chimiste Dr. William Cruickshank. Il convient de noter, cependant, que l'appareil qu'il a développé était un type de cellule primaire, il n'était donc pas adapté à la recharge et à la réutilisation. L'invention des piles secondaires dut attendre 1859. A cette époque, la pile réutilisable fut construite par le physicien français Gaston Planté. Aujourd'hui, ces appareils sont utilisés en masse dans divers types d'équipements et nous entrons en contact avec eux pratiquement tous les jours.

Principe de la batterie

La batterie électrique a deux cycles de service. Le premier est en charge. L'appareil devient alors un récepteur d'énergie. L'ensemble du processus se déroule à l'intérieur de la batterie, où l'énergie électrique est convertie en énergie chimique. Après cela, le deuxième cycle commence, qui consiste en la consommation de cette énergie. Nous parlons du travail de la batterie à ce moment-là. L'appareil devient une source de courant électrique à la suite de la conversion de l'énergie chimique en électricité, et l'effet de ceci est la décharge progressive de la cellule secondaire.

Le paramètre de base de chaque cellule est sa capacité, c'est-à-dire sa capacité à stocker une charge électrique. Cette valeur est exprimée en ampères-heures (Ah). Les réactions chimiques réversibles, qui sont à la base du fonctionnement des batteries, entraînent non seulement la charge de l'appareil et lui permettent de fonctionner, mais entraînent également des réactions secondaires qui font que l'équipement perd ses propriétés après un certain temps.

Types de base d'accumulateurs

Il existe au moins plusieurs types de batteries, qui diffèrent les unes des autres par la composition des électrolytes et la structure des électrodes. Vous pouvez distinguer par ex. batteries au plomb, également appelées batteries Plantego. Dans leur cas, le rôle de l'électrolyte est une solution d'acide sulfurique. À leur tour, les électrodes sont constituées de plomb avec divers additifs sous la forme d'un maillage (électrode négative) et d'oxyde de plomb (IV) PbO₂ immobilisé sur une grille de connexion (électrode positive). Ce type d'appareil est généralement utilisé dans les voitures.

L'avantage incontestable des batteries au plomb est la capacité de se décharger avec un courant élevé pendant une courte période, la simplicité du système de charge et le prix bas par rapport à la capacité. Cependant, le poids du produit par unité de capacité peut s'avérer problématique.

Batteries Li-ion

Un autre exemple de batteries sont les cellules lithium-ion (généralement marquées comme Li-ion). Dans leur cas, les électrodes sont constituées de carbone poreux et d'oxydes métalliques, et l'électrolyte est constitué de sels de lithium chimiquement complexes dissous dans un mélange de solvants organiques. Typiquement, ces types de batteries ont une tension de 3,6 volts par cellule. Ils sont actuellement utilisés pour alimenter des appareils mobiles – smartphones, ordinateurs portables, tablettes, etc. Ces dernières années, la demande pour des packs de cellules lithium-ion plus grands, utilisés pour alimenter les véhicules électriques, a augmenté. Ils sont également utilisés à titre expérimental dans l'industrie aéronautique.

Une variété spéciale de batteries Li-ion sont les cellules lithium-polymère (Li-Po). Dans celles-ci, l'électrolyte liquide est remplacé par un électrolyte polymère solide, constitué par exemple d'éponges à base de polyacrylonitrile. Ce type de technologie permet de créer des cellules souples, fines et extrêmement flexibles. En revanche, ils ne sont pas très résistants à la surcharge et de tels appareils sont utilisés dans de petits appareils portables – appareils photo, téléphones portables et tout lecteur multimédia.

Batteries Ni-Cd et Ni-Zn

Il convient également de mentionner les batteries au nickel-cadmium (Ni-Cd), dans lesquelles les électrodes sont constituées d'oxyde basique de nickel (III) NiO (OH) et de cadmium métallique. Jusqu'à récemment, ils étaient très populaires et massivement utilisés pour alimenter les appareils portables. Actuellement, en raison de leur plus grande capacité, ils sont remplacés par les cellules lithium-polymère et les batteries nickel-hydrure métallique déjà mentionnées, c'est-à-dire une version améliorée des dispositifs à base d'électrodes de nickel et de cadmium. Dans ce cas, le rôle de l'électrolyte est joué par une structure spongieuse imbibée de substances alcalines et un catalyseur chimiquement complexe. Les piles ont une longue durée de vie.

Un autre type de batteries sont les cellules nickel-zinc (Ni-Zn), qui sont une version améliorée des appareils Ni-Cd. Dans ce cas, les électrodes sont constituées, comme leur nom l'indique, de nickel et de zinc. Il s'agit d'un produit assez populaire, principalement sous la forme de batteries de petite taille utilisées pour alimenter des appareils simples. Relativement bon marché, efficace, bien que caractérisé par un petit nombre de cycles de charge.

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