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INOBAT Organisation dintrt pour llimination des piles

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Comment fonctionne une pile?

Une pile, cest de lnergie chimique portative qui se transforme en nergie lectrique ds que la pile

est insre dans un circuit lectrique et se dcharge. Presque toutes les piles fonctionnent selon le

mme principe lmentaire: un mtal, reprsentant le ple moins (terminal ngatif), est oppos un

oxyde mtallique (ple plus ou terminal positif)

Label

Cathode Sparateurs Anode

Collecteur Joint dtanchit

Terminalngatif

Godet en acier

Valve de scurit

Terminal.positif

Les ples moins et plus sont aussi appels respectivement anode et cathode. Entre ces deux ples se

trouve un liquide conducteur dlectricit, qu'on appelle llectrolyte. Pour viter les courts-circuits,

lanode et la cathode sont spares lune de lautre par un sparateur qui peut tre en plastique ou enpapier. Ds que la pile est insre dans le circuit lectrique dun appareil, donc que ses ples plus et

moins sont mis en relation lun avec lautre par lintermdiaire dun contact externe, le processus

dlectrolyse a lieu.

Au cours de llectrolyse, mtal et oxyde

mtallique ragissent lun par rapport

lautre lintrieur de la pile, ce qui

libre lnergie chimique. Il se produit ce

quon appel le une ract ion

doxydorduction: le mtal soxyde,

tandis que loxyde mtallique se rduit.

Lors de ces ractions, la charge

lectrique est transfre dun matriau

lautre. Le courant lectrique se

compose d'lectrons se dplaant sous

leffet de cette tension lectrique, qui les

met en mouvement.Elektronen-Strom: Flux dlectron / Stoffoxidation whrend der

Entladung: Oxydation du matriau au cours de la dcharge /Stoffreduktion whrend der Entladung: Rduction du matriauau cours de la dcharge / Ionen-Strom: Flux dions


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Circuit lectrique ferm

Concrtement, le ple moins (anode) fournit les lectrons en grandes quantits et pression

leve, tandis que le ple plus (cathode) absorbe ces lectrons. La diffrence de pression

correspond la tension de la pile. Le dbit dlectrons par unit de temps correspond au courant

lectrique.1A lintrieur de la pile, le courant, sous

forme ionique, circule du ple plus vers le ple

moins via llectrolyte. Cest l que se produisent

les ractions lectrochimiques attendues. Le

circuit lectrique est alors ferm. Pour llectrolyte

liquide, on utilise des solutions aqueuses qui

peuvent tre base de sels, dacides ou de

solutions alcalines tels que le chlorure

dammonium, le chlorure de zinc, lacide sulfuriqueou la potasse caustique. Les mtaux et composs

mtall iques ncessaires la raction

lectrochimique se composent gnralement de

plomb, de cadmium, de lithium, de magnsium, de

nickel, de mercure ou dargent. Pour les piles

hautes tempratures, on utilise galement le

sodium et le soufre.Batterie: PileElektronen-Strom: Flux dlectronsKathode: Cathode

Une pile simple se compose:

d'un godet en acier ou dun botier en plastique

dun terminal positif et dun terminal ngatif (lectrodes)

de llectrolyte, solution aqueuse permettant aux ions (particules charges) de circuler

de collecteurs mtalliques qui transportent llectricit vers les terminaux (positif et ngatif)

lors de la dcharge

du sparateur, qui prvient les courts-circuits en sparant les deux lectrodes, mais permet

nanmoins le passage des particules charges (ions)

Lorsque lappareil est hors tension, la pile est galement au repos et les processus de dcharge sont

quasiment interrompus. Les lectrodes positive et ngative sont alors en condition dquilibre

lectrochimique. Ceci est valable pour un systme donn, avec une tension dfinie, par exemple des

piles au manganse alcalin ou au zinc-carbone de 1,5 volt. Dans la pratique, des processus

dautodcharge ont encore lieu hors tension et leur intensit varie en fonction du systme.

Lautodcharge est un processus de raction au niveau des lectrodes de la cellule et dpend de la

temprature. Lutilisateur nexerce aucune influence sur ce phnomne.

1Dans la mesure o le courant lectrique saccompagne toujours dune tension, il serait plus exact de

parler de puissance lectrique.


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Piles primaires et accumulateurs deux systmes

Les piles primaires ne servent quune fois, puis sont limines. Il sagit essentiellement de piles de

type manganse alcalin ou zinc-carbone. Les piles rechargeables sont appeles accumulateurs

(accus) ou piles secondaires. Elles sont base de nickel-cadmium ou, de plus en plus souvent, de

nickel-mtal-hydrure, pour des raisons cologiques. Dans ce cas, lnergie chimique consomme est

renouvele par un processus de recharge: le chargeur pompe les lectrons au ple plus pour les

transfrer au ple moins, ce qui a pour effet de recharger et de ractiver les masses des lectrodes

dcharges correspondantes. Le

processus de dcharge/recharge

peut tre rpt jusqu 1'000 fois

avec le chargeur adquat, selon la

capacit. En revanche, les pilesprimaires ne peuvent se dcharger

quune seule fois.

Des diffrences notables existent

entre les systmes primaires et

secondaires quant lnergie

spcifique emmagasinable, la

capac i t de cha rge e t

lautodcharge. Ainsi, la densit

dnergie grav imtr ique et

volumtrique2 des piles primaires

est-elle gnralement beaucoup plusleve que celle des piles

secondaires. De plus, les

accumulateurs peuvent perdre jusqu 30% de leur charge tous les mois et sont donc vides au bout

de trois mois environ. Par consquent, il est dconseill den doter les lampes de poche ou les

signaux lumineux. Par contre, les piles rechargeables offrent une meilleure capacit de charge.

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La densit nergtique est lnergie stocke dans une pile ou dans une cellule. On la met en rapportsoit la masse (nergie spcifique watt-heures par gramme), soit au volume (densit nergtique watt-heures par centimtre cube).

Ce graphique montre clairement que les piles

secondaires (rechargeables) se dchargent beaucoupplus vite que les piles primaires (lithium, alcalines).

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