Les Batteries 1.2V : Comprendre leur Fonctionnement et Applications
Les batteries électriques de 1.2V sont essentielles dans de nombreux appareils électroniques. Leur tension est déterminée principalement par deux facteurs : la chimie des matériaux composant les électrodes positives et négatives, et le nombre de cellules en série. Deux types de batteries se distinguent particulièrement dans cette catégorie : les batteries Nickel-Métal-Hydrure (NiMH) et les batteries Nickel-Cadmium (NiCd).
Composition et Chimie
Les batteries NiMH et NiCd partagent une tension nominale de 1.2V par cellule, avec une tension typique de fin de décharge d’environ 1V. La réaction d’oxydoréduction totale de ces batteries présente une tension de E0 = 0.49V – ( – 0.83V) = 1.32V, indépendamment de leur format (AA, AAA, etc.). Ces batteries sont essentiellement des sources d’énergie électrique continue, transformant l’énergie chimique stockée en énergie électrique via un processus électrochimique.
Les Batteries NiMH
Introduites commercialement en 1989, les batteries NiMH sont composées d’une électrode positive en hydroxyde de nickel et d’une électrode négative en hydrure métallique, un alliage absorbant l’hydrogène. Elles sont populaires dans les véhicules hybrides électriques et représentent environ 10% du marché total des batteries rechargeables. Par rapport aux batteries NiCd, les NiMH offrent une énergie spécifique 40% plus élevée, ce qui se traduit par une capacité environ deux fois supérieure. Leur principal avantage réside dans l’absence de cadmium toxique et un effet mémoire moindre. La réaction globale lors de la décharge est : NiO(OH) + MH → Ni(OH)2 + M.
Les Batteries Ni-Cd
Les batteries Ni-Cd utilisent de l’hydroxyde de nickel Ni(O)(OH) comme cathode et du cadmium métallique comme anode. Bien qu’elles présentent une faible impédance interne et une capacité de recharge rapide, leur plus grande faiblesse réside dans la présence de cadmium, un élément extrêmement toxique. La réaction globale lors de la décharge est : 2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2.
Tension des Cellules et Applications
La tension des batteries électriques est créée par la différence de potentiel des matériaux composant les électrodes. Par exemple, chaque cellule lithium-ion produit environ 3.6 volts. Pour obtenir des potentiels électriques plus pratiques, les cellules sont souvent connectées en série (ex. six cellules de 2V pour une batterie de voiture de 12V). Les batteries de plus de 1.5 volts sont généralement composées de cellules connectées en série.
Différences entre Batteries Alcalines et Rechargeables
Les batteries alcalines (AAA ou AA) ont une tension de circuit ouvert de 1.5V, tandis que les batteries rechargeables (NiMh ou NiCd) ont une tension de 1.2V. Les batteries primaires diminuent progressivement leur tension avec l’usage, alors que les batteries secondaires maintiennent une tension plus uniforme de 1.2 volts jusqu’à épuisement. Cette caractéristique rend les batteries 1.2V plus efficaces pour des applications spécifiques.
Autres Types de Batteries
En résumé, il existe divers types de batteries, classées selon leur taille, leur chimie, et leurs applications. Les tensions varient de 1.2V pour les batteries NiMH et NiCd, à 3V pour les batteries au lithium, et jusqu’à 12V et plus pour les batteries de voiture et autres applications industrielles.
