Comment fonctionnent les batteries ?

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Les piles sont un élément essentiel de notre vie quotidienne, elles font fonctionner nos voitures, ordinateurs portables, montres, téléphones portables, appareils photo et les télécommandes de tous nos gadgets et appareils. Pourtant, nous ne prêtons guère attention à ces petites merveilles jusqu’à ce que quelque chose tourne mal.

Ce n’est que lorsque les piles tombent en panne que nous réalisons à quel point les choses seraient difficiles sans cette invention. La plupart d’entre nous n’ont qu’une vague idée du fonctionnement des piles, grâce à l’omniprésente expérience des piles au citron réalisée dans le laboratoire scientifique de notre lycée il y a quelques années.

Les réactions et la chimie qui génèrent l’énergie des piles sont en fait assez fascinantes. Lisez ce qui suit pour découvrir le fonctionnement des piles et en savoir plus sur cet étonnant objet de la vie quotidienne.

La minuscule pile bouton de votre montre est en fait un mini laboratoire de produits chimiques, dont la combinaison a été choisie pour provoquer une réaction électrochimique. Ce type de réaction produit des électrons, qui passent à travers un fil, ou circuit, pour créer de l’électricité.

Toutes sortes de produits chimiques et de métaux lourds sont utilisés dans les piles, de l’alcaline au manganèse dans votre cuivre de tous les jours au mercure et à l’argent dans les piles boutons, au lithium dans la pile de votre téléphone portable et à l’acide de plomb dans les batteries de voiture. Quel que soit le type de batterie, toutes les batteries partagent la même structure de base, comprenant une borne positive ou une cathode, une borne négative ou une anode, et un électrolyte.

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Réaction électrochimique

Lorsqu’une batterie est placée dans un appareil électronique, elle accède à un circuit qui relie les bornes négatives et positives. Ce circuit reste ouvert jusqu’à ce qu’un interrupteur soit actionné. Lorsque le circuit est fermé, les électrons ont maintenant un moyen de corriger leur déséquilibre en se déplaçant vers la borne positive.

Le mouvement des électrons le long d’un fil est ce que nous appelons “l’électricité”. Le flux continu d’électrons des bornes négatives vers les bornes positives génère l’électricité qui alimente nos appareils.

Les réactions dans une pile provoquent des changements chimiques dans les matériaux utilisés pour créer l’anode et la cathode. Une fois que tous les matériaux ont subi ce changement, la pile n’est plus capable de créer la réaction électrochimique qui génère l’électricité. De ce fait, toutes les piles finissent par s’épuiser.

Lorsque les piles rechargeables sont chargées, vous inversez le processus utilisé pour générer de l’électricité en déplaçant les électrons dans la direction opposée, du positif au négatif. Une fois que les électrons sont repositionnés à la borne négative, la batterie peut être réutilisée.

C’est une explication assez élémentaire du fonctionnement des piles, mais les mêmes principes s’appliquent à toutes sortes de piles. En utilisant des matériaux aux propriétés différentes, notamment le sulfate de zinc, le sulfate de cuivre et l’acide, dans l’anode, la cathode, l’électrolyte ou le fil, les producteurs de piles peuvent créer une tension et un flux de courant. La durée de vie de la batterie peut également être modifiée pour répondre à différents besoins.