Fonctionnement des batteries
Il se passe beaucoup de choses à l’intérieur d’une batterie lorsque vous la insérez dans votre lampe de poche, votre télécommande ou tout autre appareil sans fil. Bien que les processus par lesquels ils produisent de l’électricité diffèrent légèrement d’une batterie à l’autre, l’idée de base reste la même.
Lorsqu’une charge complète le circuit entre les deux bornes, la batterie produit de l’électricité grâce à une série de réactions électromagnétiques entre l’anode, la cathode et l’électrolyte. L’anode subit une réaction d’oxydation dans laquelle deux ou plusieurs ions (atomes ou molécules chargés électriquement) de l’électrolyte se combinent avec l’anode, produisant un composé et libérant un ou plusieurs électrons. Dans le même temps, la cathode subit une réaction de réduction dans laquelle la substance cathodique, les ions et les électrons libres se combinent également pour former des composés. Bien que cette action puisse sembler compliquée, elle est en fait très simple: la réaction dans l’anode crée des électrons et la réaction dans la cathode les absorbe. Le produit net est l’électricité. La batterie continuera à produire de l’électricité jusqu’à ce que l’une ou les deux électrodes manquent de la substance nécessaire pour que les réactions se produisent.
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Les batteries modernes utilisent une variété de produits chimiques pour alimenter leurs réactions. Les chimies de batterie courantes comprennent:
- Batterie zinc-carbone: La chimie zinc-carbone est courante dans de nombreuses piles sèches AAA, AA, C et D bon marché. L’anode est le zinc, la cathode est le dioxyde de manganèse et l’électrolyte est le chlorure d’ammonium ou le chlorure de zinc.
- Pile alcaline: Cette chimie est également courante dans les piles sèches AA, C et D. La cathode est composée d’un mélange de dioxyde de manganèse, tandis que l’anode est une poudre de zinc. Il tire son nom de l’électrolyte d’hydroxyde de potassium, qui est une substance alcaline.
- Batterie lithium-ion (rechargeable): La chimie du lithium est souvent utilisée dans les appareils haute performance, tels que les téléphones portables, les appareils photo numériques et même les voitures électriques. Une variété de substances sont utilisées dans les batteries au lithium, mais une combinaison commune est une cathode d’oxyde de lithium-cobalt et une anode de carbone.
- Batterie au plomb (rechargeable): C’est la chimie utilisée dans une batterie de voiture typique. Les électrodes sont généralement constituées de dioxyde de plomb et de plomb métallique, tandis que l’électrolyte est une solution d’acide sulfurique.
La meilleure façon de comprendre ces réactions est de les voir par vous-même. Allez à la page suivante pour quelques expériences pratiques sur la batterie.