« Les piles ont en effet changé des vies humaines » n’est pas du tout une exagération ! Le concept de stocker de l’énergie dans un appareil et de l’utiliser sans courant continu a rendu possible les gadgets modernes comme les téléphones portables ! Nous devons remercier le comte Alessandro Volta, l’inventeur de la première pile électrique, pour nous avoir simplifié la vie. Cette invention du XIXe siècle a ouvert la voie à d’autres inventeurs pour développer différents types de batteries actuellement utilisées.

Imaginer un appareil électrique new-age sans batterie est assez difficile ! Alors, ne pensez-vous pas que nous devrions apprendre au moins les bases de cet appareil?

Lisez le long pour savoir ce qu’est une batterie, les types et les objectifs, et des conseils pour sélectionner la bonne batterie pour votre utilisation.

types de piles

Qu’est-ce qu’une batterie ? Pourquoi est-il utilisé?

Une batterie est un appareil qui utilise l’énergie chimique pour produire de l’électricité en mettant en contact une ou plusieurs cellules électrochimiques. En disposant ces cellules dans le bon ordre, un flux d’électrons est créé pour produire un courant électrique.

Chaque batterie a trois composants principaux :

  • Cathode – Côté positif
  • Anode- côté négatif
  • Électrolytes

Lorsqu’un appareil externe est connecté à l’anode, il génère des électrons qui se déplacent vers la cathode. L’électrolyte agit comme un milieu qui permet le flux de la charge électrique.

Le but principal d’une batterie est de stocker de l’électricité et de faire fonctionner vos gadgets sans avoir besoin d’une alimentation directe. Les batteries sont utilisées dans presque tous les appareils électriques comme les jouets, les voitures, les ordinateurs portables, les instruments médicaux, les télécommandes, etc. Elles fournissent également une alimentation de secours dans les maisons et les bureaux en stockant et en déchargeant l’électricité..

REMARQUE: Bien que la batterie et la cellule soient utilisées de manière interchangeable, il existe deux systèmes différents. Une cellule est une unité unique dans une batterie qui stocke de l’électricité, alors qu’une batterie comprend une ou plusieurs de ces cellules.

Quels sont les types de piles?

Les batteries sont divisées en deux types de base : primaire et secondaire.

Batteries primaires :

Ce sont des batteries à usage unique qui stockent de grandes quantités d’énergie. Ils conviennent aux appareils tels que les jouets, les équipements de qualité militaire, etc., qui nécessitent une faible quantité d’énergie pour fonctionner. Bien que l’efficacité des batteries primaires soit assez élevée par rapport aux batteries rechargeables, elles ne sont pas respectueuses de l’environnement. Une fois la batterie déchargée, vous devrez vous en débarrasser, contribuant à plus de déchets électriques.

Les batteries primaires sont également appelées batteries sèches, car elles ne contiennent aucun liquide..

Exemples: Piles alcalines comme les piles boutons, AA, AAA, 9V ; Piles au zinc-carbone et piles au lithium

Piles secondaires :

Ce sont des piles rechargeables qui sont réutilisables même après la décharge du courant. Lorsque vous rechargez la batterie, le processus électrochimique fonctionne dans le sens inverse et modifie la position de la cathode et de l’anode à l’état d’origine. C’est à ce moment que la batterie monte à nouveau et devient pleinement fonctionnelle. Les batteries secondaires sont utilisées dans les appareils tels que les onduleurs, les voitures, les téléphones portables, les ordinateurs portables et autres systèmes lourds.

Bien que les batteries secondaires soient chères, elles durent longtemps et vous offrent un réel rapport qualité-prix. Les batteries sont livrées avec un chargeur de batterie spécial pour les recharger.

Exemples: Nickel-cadmium, lithium-ion, plomb-acide, nickel-hydrure métallique.

Liste de 10 types de batteries différents et leurs applications :

Comprenons maintenant les 10 types courants de batteries disponibles sur le marché, avec des détails sur le but, les limitations, etc..

1. Batterie zinc-carbone :

Zinc Carbone

La batterie zinc-carbone est le type de batterie primaire le plus courant, également connu sous le nom de cellule Leclanche. C’est une batterie sèche dans le conteneur extérieur qui est l’anode contient du zinc. Une tige centrale de carbone est une cathode qui est entourée d’un mélange de dioxyde de carbone et de manganèse. La pâte de chlorure d’ammonium est l’électrolyte et un tissu fibreux sépare les deux électrodes.

Les batteries zinc-carbone conviennent aux appareils génériques comme les lampes torches, les télécommandes, les horloges, les radios, etc. La tension peut varier entre 1,2 V et 1,4 V. L’inconvénient majeur de ces batteries est leur sensibilité à la corrosion à chaque utilisation. Puisqu’il s’agit de piles à usage unique et qu’elles ont une courte durée de vie, elles doivent être recyclées pour éviter la pollution de l’environnement.

2. Pile alcaline :

Pile alcaline

Les piles alcalines appartiennent à la catégorie primaire qui utilise le métal extérieur en zinc et le centre de dioxyde de manganèse comme anode et cathode respectivement. Ces batteries utilisent de l’hydroxyde de potassium, un électrolyte alcalin au lieu d’un électrolyte acide comme le chlorure d’ammonium. Ces batteries ont une durée de vie et un stockage d’énergie plus élevés que les batteries zinc-carbone.

Ces piles domestiques conviennent aux appareils tels que les lecteurs à piles, les lampes de poche, les appareils photo numériques, les jouets, etc. La tension nominale commence à 1,5 V et peut aller jusqu’à 1,6 V en fonction de la concentration des produits chimiques. Les fuites sont un problème majeur avec les piles alcalines, ce qui augmente le risque d’exposition à des produits chimiques dangereux. Les piles alcalines standard doivent être recyclées pour éviter les déchets toxiques dans les décharges.

3. Batterie au lithium :

Batterie au lithium

Les batteries au lithium sont celles qui utilisent le lithium comme anodes. Ce sont des batteries légères et ont une densité énergétique et une durée de vie élevées par rapport aux autres batteries primaires. La tension des batteries au lithium peut aller de 1,5 V à 3,7 V. Beaucoup de gens confondent les batteries au lithium et les batteries lithium-ion, qui sont des batteries secondaires utilisant du lithium polymère..

De nombreux appareils électroniques portables comme les jouets télécommandés et les véhicules électriques utilisent des batteries au lithium pour leur nature « résistante ». Ces batteries sont également disponibles en différentes tailles, à partir d’une pièce de 20 mm. Le point négatif de ces batteries est qu’elles sont sujettes aux courts-circuits et produisent une chaleur extrême qui peut se transformer en incendie. C’est pourquoi les batteries Lithium sont interdites lors des voyages en avion.

4. Batterie à l’oxyde d’argent :

Batterie à l'oxyde d'argent

Batterie à l’oxyde d’argent un type de batterie primaire, populaire pour son rapport énergie/poids élevé. La batterie utilise de l’oxyde d’argent comme cathode et du zinc comme anode, ainsi qu’un électrolyte alcalin. Les piles à l’oxyde d’argent se présentent sous la forme de petites piles bouton de couleur argent brillant. Ils sont utilisés dans des appareils comme les calculatrices, les appareils auditifs et les montres.

Les batteries à l’oxyde d’argent maintiennent une tension de cellule nominale de 1,55 V jusqu’à ce que toute l’énergie soit épuisée. En raison de leur taille réduite et de leur densité énergétique élevée, les batteries à l’oxyde d’argent ont été utilisées pour le programme Apollo. Comme ces piles contiennent de petites quantités de mercure, leur élimination dans des décharges peut entraîner une contamination du sol par le mercure..

5. Piles zinc-air :

Zinc-Air

Les piles zinc-air sont de parfaits exemples du dicton « Petit, mais puissant » ! Ce sont de minuscules batteries non rechargeables qui utilisent du zinc comme carburant, qui réagit avec l’oxygène de l’air pour former de l’énergie. Contrairement aux batteries ordinaires, ces appareils utilisent du carburant et un agent oxydant pour convertir l’énergie chimique en électricité. C’est pourquoi les batteries zinc-air sont également appelées piles à combustible zinc-air.

Ces types de batteries ont une tension nominale de 1,35-1,4V. Des aides auditives aux stockages d’énergie à l’échelle du réseau, les piles zinc-air sont utilisées à différentes fins et leur taille varie selon l’application. Ces batteries peuvent présenter un risque de corrosion du zinc lorsqu’elles sont profondément déchargées. Ces derniers temps, des batteries rechargeables zinc-air sont disponibles sur le marché, ce qui donne une rude concurrence aux batteries lithium-ion..

6. Batterie au plomb :

Batterie au plomb

La batterie au plomb est l’une des plus anciennes batteries de type secondaire qui a été inventée en 1859. C’est un choix de batterie populaire dans les véhicules à moteur, les sous-stations électriques, etc., qui nécessitent des courants de surtension élevés pour démarrer. Ces appareils utilisent du plomb spongieux (anode), du peroxyde de plomb (cathode) et de l’acide sulfurique dilué (électrolyte) pour convertir l’énergie chimique en énergie électrique. Leur tension nominale est de 2,1 V.

Les batteries au plomb sont assez grandes et comprennent un conteneur, une plaque, des séparateurs et des bornes de batterie ainsi que des substances chimiques. Ces batteries à faible coût et à haute énergie agissent comme des batteries d’onduleurs comme dans les systèmes UPS qui fournissent de l’énergie pendant les pannes d’urgence. Les batteries au plomb présentent un risque élevé d’explosion en raison du dégagement de gaz ou d’un court-circuit interne.

7. Batterie lithium-ion (Li-ion) :

Batterie au lithium-ion (li-ion)

Les batteries lithium-ion ou Li-ion sont des types de batteries secondaires rechargeables. Ces batteries utilisent du graphite comme anode, un matériau au lithium comme cathode et un électrolyte comme le sel de lithium. Pendant la charge, les ions lithium circulent de l’anode à la cathode et empruntent le chemin inverse pendant la décharge. Les batteries Li-ion se présentent sous différentes formes comme cylindriques, plates ou enveloppées dans des boîtiers en plastique.

Ces batteries ont une tension nominale de 3,6 V à 3,8 V et ont une durée de vie plus longue d’environ 2 à 4 ans. La durée de vie des batteries dépend de divers facteurs tels que la température, le mélange chimique et la profondeur de décharge. Les Li-ions sont utilisés dans les appareils mobiles, les outils mécaniques, les fauteuils roulants, les voitures, etc. Cependant, ils ont un mauvais dossier de sécurité en raison de la présence d’électrolytes inflammables qui entraînent souvent des explosions et des incendies..

8. Batterie nickel-cadmium (Ni-Cd) :

Batterie nickel-cadmium (ni Cd)

Les batteries Nickel Cadmium sont des batteries rechargeables, connues sous la forme courte Ni-Cd (Symboles chimiques du Nickel et du Cadmium). Ces batteries utilisent de l’hydroxyde d’oxyde de nickel comme cathode, du cadmium métallique comme anode et une solution alcaline comme l’hydroxyde de potassium comme électrolyte. La tension nominale des cellules des batteries Ni-Cd est de 1,2 V et la tension maximale est de 1,3 V.

Le principal inconvénient des batteries Ni-Cd est la tension quasi constante même pendant le temps de décharge. Ainsi, il devient difficile d’identifier quand la batterie devient faible. Un autre défi avec la batterie est l’utilisation de cadium, un métal toxique qui peut être dangereux pour l’environnement. Pour ces raisons, les batteries Ni-Cd cèdent lentement la place aux batteries Nickel-Métal Hydrure.

9. Batteries nickel-métal-hydrure (NiMH ou Ni-MH) :

Nickel Metal Hydrure (nimh ou Ni Mh)

Les batteries nickel métal hydrure sont des batteries rechargeables qui utilisent une technologie de pointe. Ils fonctionnent de la même manière que les batteries Ni-Cd, sauf qu’un alliage absorbant l’hydrogène a remplacé le cadium comme anode. Les batteries Ni-MH sont bien supérieures aux batteries Ni-Cd en ce qui concerne la densité d’énergie élevée avec la même taille. Même en termes de coût, ils sont chers par rapport aux Ni-Cd, bien qu’ils soient bien meilleurs pour l’environnement.

Les batteries Ni-MH ont une tension nominale de 1,2 V et ont une durée de vie élevée. Ils sont assez robustes et peuvent tolérer une surcharge et une décharge excessive des batteries. Bien qu’elles soient meilleures que les batteries Ni-Cd, elles n’ont que 60% d’efficacité des batteries Lithium-ion. Les batteries Ni-MH sont utilisées dans les véhicules électriques, les produits électriques tels que les appareils photo, les téléphones portables, les onduleurs, les réseaux électriques, etc..

10. Lithium-ion polymère (Li-ion polymère):

Le polymère lithium-ion est une batterie rechargeable largement utilisée dans les produits électroniques grand public tels que les téléphones portables. La principale différence entre les batteries lithium-ion polymère et Li-ion réside dans l’utilisation d’un électrolyte polymère au lieu d’un électrolyte liquide. Ce polymère peut être de l’une des trois formes – un gel semi-solide, un composé chimique poreux ou un solide sec.

Les batteries Li-ion Polymer sont légères et relativement plus sûres que les batteries Li-ion en raison du moindre risque de fuites. La tension nominale varie entre 3,6 et 3,8 V. Malgré leur prix élevé, la densité énergétique et la durée de vie des batteries Li-ion Polymer sont inférieures à celles du Li-ion..

Comment sélectionner la bonne batterie pour votre utilisation?

À présent, vous devez avoir compris que les batteries ne sont pas des appareils universels ! Voici quelques aspects clés à connaître avant d’acheter la bonne batterie pour votre application :

Points clés à acheter :

  • Tout d’abord, décidez si votre appareil nécessite une batterie à usage unique ou à usage multiple. Par exemple, si vous recherchez une batterie pour stimulateurs cardiaques ou appareils à usage occasionnel, alors les batteries à usage unique devraient être une idée. Pour les appareils mobiles, les ordinateurs portables, les montres électroniques, etc., les piles rechargeables sont les meilleures pour économiser de l’argent. Sur cette base, vous pouvez choisir un type de batterie principal (non rechargeable) ou secondaire rechargeable).
  • La taille est un autre point important à considérer. Vous devez choisir la bonne taille de batterie qui va avec votre appareil. Les variantes de taille vont de AA, AAA, 4,5 V, 9 V, piles bouton, piles de type C, piles de type B, piles de type D, etc. Choisissez une taille qui correspond aux spécifications de l’entreprise sur le manuel.
  • La tension de fonctionnement de la batterie est un autre paramètre décisif. Assurez-vous que la tension nominale de la batterie est suffisante pour faire fonctionner l’équipement. Parfois, vous devrez peut-être combiner plus d’une batterie pour répondre aux besoins énergétiques de l’appareil.
  • Avoir une bonne compréhension de la température de la batterie et de la capacité. Certaines batteries tombent en panne à des températures inférieures à 0 °C, tandis que d’autres surchauffent par temps plus chaud. Avec ce paramètre, gardez à l’esprit la capacité, qui est la quantité d’énergie qu’il peut fournir à un appareil.
  • Gardez également à l’esprit des facteurs tels que le coût, la durée de vie et l’impact environnemental de la batterie avant de l’acheter.

Ce sont quelques-uns des types de batteries les plus populaires disponibles sur le marché aujourd’hui. Nous avons essayé de couvrir quelques informations de base pour vous aider à comprendre les principales différences entre chacun. Pensez-vous que cet article vous a ramené à vos cours de sciences à l’école? Alors, lequel de ces types de batterie utilisez-vous actuellement maintenant?

Clause de non-responsabilité:

Les informations publiées dans cet article sont uniquement à des fins d’information et d’éducation et ne constituent pas des conseils juridiques ou autres conseils professionnels sur le sujet..