Insérez les piles dans la télécommande ou la lampe de poche. L’écran s’allume. Le jouet bouge. C’est comme de la magie. Ce n’est pas le cas. C’est de l’électrochimie.
Le processus semble simple. Cela ferme le circuit. Les électrons circulent. Mais à l’intérieur de la coquille, une guerre éclate entre les atomes. L’anode et la cathode échangent des électrons à travers l’électrolyte. Un côté les perd. L’autre camp les gagne. Ce flux est de l’électricité.
La réaction se poursuit jusqu’à épuisement du produit chimique. Ensuite, la batterie meurt. Vous pouvez également le charger pour forcer la réaction dans la direction opposée.
C’est ainsi que fonctionnent réellement les principaux types de batteries. Et pourquoi ils sont importants dans votre vie quotidienne.
Bases du zinc, du carbone et des alcalis
La plupart des piles jetables contiennent du zinc. C’est très bon marché. C’est abondant.
Dans une batterie zinc-carbone, l’anode est en zinc métallique. La cathode est du dioxyde de manganèse. L’électrolyte est généralement du chlorure d’ammonium ou du chlorure de zinc. Vous les trouverez dans des piles AA ou D bon marché. Convient aux appareils à faible consommation tels que les montres. Ils échouent rapidement dans les gadgets à forte consommation.
La pile alcaline est une version mise à jour. Utilisez la même anode de zinc et la même cathode de dioxyde de manganèse. Cependant, l’électrolyte est l’hydroxyde de potassium. C’est une substance alcaline. C’est de là que vient le nom.
Les piles alcalines durent plus longtemps. Résiste mieux aux courants plus élevés. C’est pourquoi ils dominent le marché des télécommandes et des jouets. Le zinc est ici sous forme de poudre. Cela augmente la surface. Il y a plus de marge de réaction. Encore plus de puissance.
Une batterie lithium-ion qui tient dans votre poche
Regardez votre téléphone portable. Fonctionne avec la technologie Batterie lithium-ion.
C’est de la chimie rechargeable. C’est de la haute performance. Il alimente les ordinateurs portables, les appareils photo et, bien sûr, les voitures électriques.
La configuration standard utilise une cathode en oxyde de lithium et de cobalt. L’anode est en carbone. Lors de la charge et de la décharge, les ions lithium voyagent d’avant en arrière au fur et à mesure que vous chargez et déchargez.
Pourquoi est-ce important ? Densité énergétique. Les batteries lithium-ion sont plus légères et offrent plus de puissance. C’est pourquoi le téléphone tient dans votre poche. C’est pourquoi une Tesla peut parcourir 300 miles. Le compromis est le coût. Et de la complexité. Les batteries au lithium nécessitent un système de gestion pour éviter la surchauffe.
Plomb acide dans le coffre
Ouvrez le capot de la voiture. Batterie au plomb apparaîtra.
C’est une vieille technologie. lourd. sale. Mais ça marche.
Les électrodes sont en dioxyde de plomb et en plomb métallique. L’électrolyte est l’acide sulfurique. Lorsque vous démarrez le moteur, une grande quantité de courant provient de cette batterie. Ce n’est pas très efficace. Ce n’est pas léger. Cependant, c’est mieux que toute autre chose pour les zones froides et les courants de pointe élevés.
Le prix est également très bon marché. Et recyclable. C’est pourquoi presque toutes les voitures à essence en sont encore équipées.
L’avenir : les batteries à air ?
Les scientifiques mènent des recherches folles. Une batterie au lithium qui prélève l’oxygène de l’air.
Oui. De l’atmosphère.
Les électrodes sont du lithium et de l’oxygène environnant. résultat? Perte de poids importante.
Selon des modèles préliminaires, la densité énergétique est 5 à 10 fois supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles. Imaginez un téléphone qui dure une semaine. Ou une voiture électrique qui n’a pas besoin d’être rechargée en conduisant.
Il y a des obstacles. Stabilité. contrôle de l’humidité. Pertes d’efficacité. La technologie n’est pas encore prête. Mais les possibilités sont immenses.
Si cela fonctionne, tout change. Le poids de la batterie a été réduit. La gamme de voitures électriques connaît une croissance rapide. Le problème du stockage sur réseau peut être résolu.
Nous n’en sommes pas encore là. La chimie est difficile. L’oxygène peut réagir de manière imprévisible. Toutefois, la direction est claire.
Nous voulons plus d’énergie. Poids plus léger. moins cher.
La batterie à l’intérieur de l’appareil est un compromis. Équilibre le coût, la sécurité et la capacité. Le prochain sera meilleur. Au moins c’est plus léger.
D’ici là, gardez ces circuits fermés.
